Redis数据结构-List列表

1.List列表

列表类型适用于存储多个有序的字符串（这里的有序指的是强调数据排列顺序的重要，不是升序降序的意思），列表中的每个字符串称为元素（element），一个列表最多可以存储2^32-1个元素。在Redis中，可以对列表两端插入（push）和弹出（pop），还可以获取指定范围的元素列表，获取指定的索引下标的元素等。列表事宜总比较灵活的数据结构，它可以充当栈和队列的角色，在实际开发商有很多应用场景

1.1 List列表允许两端进行插入和删除操作

1.2列表类型的特点

1.列表中元素是有序的，这意味着可以通过 索引下标获取某个元素或者某个范围的元素列表

2.区分获取和删除的区别

3.列表中的元素是允许重复的

2.常见命令

2.1 LPUSH

将一个或者多个元素从左侧放入（头插）到list中

语法：LPUSH key element [element ... ]

时间复杂度：只插入一个元素为O(1)，插入多个元素为O(N)，N为插入元素的个数

返回值：插入后list的长度

示例：

2.2 LPUSHX

在Key存在时，将一个或者多个元素从左侧插入（头插）到list中。不存在，直接返回0

语法：LPUSHX key element [element ...]

时间复杂度：只插入一个元素为O(1），插入多个元素为O(N)，N为插入元素个数

返回值：插入后list的长度

示例：

2.3 RPUSH

将一个或者多个元素从右侧插入（尾插）到list中

语法：RPUSH key element [element ...]

时间复杂度：直插入一个元素为O(1)，插入多个元素为O(N)，N为插入元素个数

返回值：插入后list的长度

示例：

2.4 RPUSHX

在Key存在时，将一个或者多个元素从右侧插入（尾插）到list中

语法：RPUSHX key element [element ...]

时间复杂度：只插入一个元素为O(1)，插入多个元素为O(N)，N为插入元素个数

返回值：插入后list的长度

示例：

2.5 LRANGE

获取start到end区间的所有元素，左闭右闭

语法：LRANGE key start stop

时间复杂度：O(N)

返回值：指定区间的元素

示例：

当end大于list中的元素个数时， list会“尽力展示”

2.6 LPOP

从list左侧取出元素（即头删）

语法：LPOP key

时间复杂度：O(1)

返回值：取出元素或者nil

示例：

2.7 RPOP

从list右侧取出元素（即尾删）

语法：RPOP key [count](从Redis6.2版本新加，count指要删除的元素个数)

时间复杂度：O(1)

返回值：取出的元素或者nil

Redis中的list是一个双向链表

搭配使用rpush和lpop，就相当于队列

搭配使用rpush和rpop，就相当于栈 

2.8 LINDEX

获取从左数第INDEX位置的元素

语法：LINDEX key index

时间复杂度：O(N)，N指list中元素的个数

返回值：取出的元素或者nil（下标非法时，返回nil）

示例：

2.9 LINSERT

在特定位置插入元素

语法：LINSERT key <BEFORE | AFTER> pivot element(pivot指的是元素，不是索引下标)

时间复杂度：O(1)

返回值：插入后的list长度，当pivot不存在时，返回-1

示例：

2.10 LLEN

获取list长度

语法：LLEN key 

时间复杂度：O(1）

返回值：list的长度

示例：

2.11 LTRIM

保留[start,stop]区间的元素，区间之外的元素全部删除

语法：LTRIM key start end

时间复杂度：O(N)

返回值：保留正确返回OK

2.12 LREM

从list中删除某制定元素制定次

语法：LREM key count element（count表示要删除的个数，element要删除的值）

时间复杂度：O(N)，N是列表中元素的个数

注意：count>0，从左向右删除等于element的值count次

           count<0，从右向左删除等于element的值count次

           count=0，删除所有等于element的元素

返回值：删除元素的个数

2.13 LSET

将下标为index的元素设置为element，index越界会报错

语法：LSET  key index element

时间复杂度：O(N)

返回值：设置成功返回OK，index越界会报错

阻塞版本命令

blpop和brpop是lpop和rpop的阻塞版本，和对应非阻塞版本的作用基本一致，除了一下几点：

1.在列表中有元素的情况下，阻塞和非阻塞表现是一致的。但如果列表中没有元素，非阻塞版本会理解返回nil，但阻塞版本会根据timeout，阻塞一段时间（并不会对Redis服务器产生负面影响），期间Redis可以执行其他命令，但要求执行该命令的客户端会表现为阻塞状态

2.命令中如果设置了多个键，那么会从左向右进行遍历键，一旦有一个件对应的列表中可以弹出元素，命令立即返回

3.如果多个客户端同时对一个键执行pop，则最先执行命令的客户端会得到弹出的元素（单线程模型，不会出现线程安全问题）

2.14 BLPOP

LPOP的阻塞版本

语法：BLPOP key [key ...] timeout（timeout超时时间，Redis6可以使用小数）

时间复杂度：O(1)

注意：每个key对应一个list，如果这些list有任何一个非空，blpop都能够把这里的元素给获取到，立即返回，如果这些list都为空，此时就需要阻塞等待，等待其他客户端往这些list中插入元素

返回值：取出元素或者nil

示例：

2.15 BRPOP

RPOP的阻塞版本

语法：BRPOP key [key ...] timeout

时间复杂度：O(1)

返回值：取出的元素或者nil

示例：

3.List的内部编码

3.1 ziplist

ziplist（压缩列表）：当列表中的元素小于list-max-ziplist-entries配置（默认为512个），同时列表中的每个元素的长度都小于list-max-ziplist-value配置（默认64字节）时，Redis会选择用ziplist来作为列表的内部编码实现来减少内存消耗

3.2 linkedlist

linkedlist（链表）：当列表类型无法满足ziplist的条件时，Redis会使用linkedlist作为列表的内部实现

4.List的典型使用场景

4.1 Redis阻塞消息队列模型

Redis可以使用lpush和brpop命令组合实现经典的阻塞式生产者-消费者模型队列，生产者客户端使用lpush从列表左侧插入元素，多个消费者客户端使用brpop命令阻塞式地从队列中“争抢”队首元素。通过多个客户端来保证消费的负载均衡和高可用性

 Redis分频道的消息队列

Redis同样使用lpush+brpop命令，但通过不同的键模拟频道的概念，不同的消费者可以通过brpop不同键值，实现订阅不同频道的理念

多个列表/频道，这种场景非常常见的。日常使用的一些程序如抖音等，可以使用一个通道，来传输视频，还可以使用一个通道，来传输弹幕，还可以有一个通道（频道），来传输点赞，转发，收藏数据，还可以有频道来传输评论，数据......多个频道，就可以在某种数据发生问题的时候不会对其他数据造成影响（解耦合）

4.2 微博Timeline

每个用户都有属于自己的Timeline（微博列表），现需要分页展示文章列表。此时可以考虑使用列表，因为列表不但是有序的，同时支持按照索引范围获取元素

伪代码：

keylist = lrange user:1:myblogs 0 9
for key in keylist{hgetall key
}

此方案仍存在问题：

1.1+n问题。即如果每次分页获取的微博个数较多，需要执行多次hgetall操作，此时可以考虑使用pipline（流水线）模式批量提交命令，或者微博不采用哈希类型，而是使用序列化的字符串类型，使用mget获取

2.分裂获取文章时，lrange在列表两端的表现较好，但是获取列表中间的元素表现较差（时间复杂度为O(N)），此时可以考虑将列表拆分

4.3栈

同侧存取（lpush+lpop或者rpush+rpop）为栈

4.4队列

异侧存取（lpush+rpop或者rpush+lpop）为队列