Redis List列表

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Redis List列表

收录于专栏[redis]
本专栏旨在分享学习Redis的一点学习笔记，欢迎大家在评论区交流讨论💌

目录

概述

常用命令

LPUSH

LPUSHX

RPUSH

RPUSHX

LRANGE

LPOP

RPOP

LINDEX

LINSERT

LLEN

阻塞命令版本

BLPOP

BRPOP

命令小结

​内部编码 

使用场景

消息队列 

​分频道的消息队列

微博 Timeline

---

概述

列表类型是用来存储多个有序的字符串，如下图所示，a、b、c、d、e 五个元素从左到右组成了一个有序的列表，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、获取指定索引下标的元素等（如下图所示）。列表是一种比较灵活的数据结构，它可以充当栈和队列的角色，在实际开发上有很多应用场景。

 

列表类型的特点：

第一、列表中的元素是有序的，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，例如获取上图的第五个元素，可以执行 lindex user:1:message 4 或者倒数第一个元素，lindex user:1:message -1 就可以得到元素 e。

第二、区分获取和删除的区别，例如 lrem 1 b 是从列表中把从左数遇到的前 1 个 b 元素删除，这个操作会导致列表的长度从 5 变成 4；但是执行 lindex 4 只会获取元素，但列表的长度是不会变化的。

第三、列表中的元素是允许重复的，如图列表是包含了两个 a 元素的。

常用命令

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 ...]

命令有效版本：1.0.0 之后
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：

LPUSHX

在 key 存在时，将一个或者多个元素从左侧放入（头插）到 list 中。不存在，直接返回。

语法：

LPUSHX key element [element ...]

命令有效版本：2.0.0 之后
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：

RPUSH

将一个或者多个元素从右侧放入（尾插）到 list 中。

语法：

RPUSH key element [element ...]

命令有效版本：1.0.0 之后
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： 

RPUSHX

在 key 存在时，将一个或者多个元素从右侧放入（尾插）到 list 中。

语法：

RPUSHX key element [element ...]

命令有效版本：2.0.0 之后
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：

LRANGE

获取从 start 到 end 区间的所有元素，左闭右闭。

语法：

LRANGE key start stop

命令有效版本：1.0.0 之后
时间复杂度：O(N)
返回值：指定区间的元素。
示例：

LPOP

从 list 左侧取出元素（即头删）。

语法：

LPOP key

命令有效版本：1.0.0 之后
时间复杂度：O(1)
返回值：取出的元素或者 nil。
示例：

RPOP

从 list 右侧取出元素（即尾删）。

语法：

RPOP key

命令有效版本：1.0.0 之后
时间复杂度：O(1)
返回值：取出的元素或者 nil。
示例：

LINDEX

获取从左数第 index 位置的元素。

语法：

LINDEX key index

命令有效版本：1.0.0 之后
时间复杂度：O(N)
返回值：取出的元素或者 nil。
示例：

LINSERT

在特定位置插入元素。

语法：

LINSERT key <BEFORE | AFTER> pivot element

命令有效版本：2.2.0 之后
时间复杂度：O(N)
返回值：插入后的 list 长度。
示例：

LLEN

获取 list 长度。

语法：

LLEN key

命令有效版本：1.0.0 之后
时间复杂度：O(1)
返回值：list 的长度。
示例： 

阻塞命令版本

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：

• 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，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。
• 命令中如果设置了多个键，那么会从左向右进行遍历，一旦有一个键对应的列表中可以弹出元素，命令立即返回。
• 如果多个客户端同时都一个键执行 POP，则最先执行命令的客户端会得到弹出的元素。 

BLPOP

LPOP 的阻塞版本。

语法：

BLPOP key [key ...] timeout 

命令有效版本：1.0.0 之后
时间复杂度：O(1)
返回值：取出的元素或者 nil。
示例：

Redis 会尝试从 list1 和 list2 中一次弹出一个元素：
1. 如果 list1 非空，则从 list1 弹出一个元素。

2. 如果 list2 为空，则继续尝试从 list2 中弹出一个元素。

3. 如果两个列表都为空，客户端会阻塞并等待，直到某个列表有元素可弹出为止（由于设置了超时为0，它会一直等待）。

BRPOP

RPOP 的阻塞版本。

语法：

BRPOP key [key ...] timeout 

命令有效版本：1.0.0 之后
时间复杂度：O(1)
返回值：取出的元素或者 nil。
示例：

 

命令小结

有关列表的命令已经介绍完毕，下表是这些命令的作用和时间复杂度，开发人员可以参考。

内部编码 

列表类型的内部编码有两种：

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

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。

但是现在版本的 Redis 已经不再使用这两种内部编码，使用了 quicklist 代替：

使用场景

消息队列 

如下图所示，Redis 可以使用 lpush + 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。 

分频道的消息队列

如下图所示，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 不同的键值，实现订阅不同频道的理念。 

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。

1）每篇微博使用哈希结构存储，例如微博中 3 个属性：title、timestamp、content：

hmset mblog:1 title xx timestamp 1476536196 content xxxxx
...
hmset mblog:n title xx timestamp 1476536196 content xxxxx

 2）向用户 Timeline 添加微博，user:<uid>:mblogs 作为微博的键：

lpush user:1:mblogs mblog:1 mblog:3
...
lpush user:k:mblogs mblog:9

3）分页获取用户的 Timeline，例如获取用户 1 的前 10 篇微博：

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

此方案在实际中可能存在两个问题：

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 pipeline（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 在列表两端表现较好，获取列表中间的元素表现较差，此时可以考虑将列表做拆分。 

选择列表类型时，请参考：
同侧存取（lpush + lpop 或者 rpush + rpop）为栈
异侧存取（lpush + rpop 或者 rpush + lpop）为队列