Redis List类型

列表类型是用来存储多个有序的字符串，如图所示，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的32次方 -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。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。

列表两端插入和弹出操作

在这里插入图片描述

列表的获取、删除等操作

在这里插入图片描述

列表类型的特点：

  1. 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，例如要获取下图的第5个元素，可以执行lindex user:1:messages 4 或者倒数第1个元素，lindexuser:1:messages-1就可以得到元素e。
  2. 区分获取和删除的区别，例如图中的rem 1b 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 index4 只会获取元素，但列表长度是不会变化的。
  3. 列表中的元素是允许重复的，例如图中的列表中是包含了两个a元素的。

列表中允许有重复元素

在这里插入图片描述

命令

lpush

将一个或多个值插入到 Redis 列表的头部。如果 key 不存在，一个空列表会被创建并执行 LPUSH 操作。当 key 存在但不是列表类型时，返回一个错误。

语法：

LPUSH key value1 [value2 ...]
  • key 是列表的名字。
  • value1 是要插入的值。可以同时指定多个值，Redis 会从左到右的顺序将它们插入到列表的头部。

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：返回列表的长度。

示例：

127.0.0.1:6379> lpush mylist "world"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush mylist "hello"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "hello"
2) "world"

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 value1 [value2 ...]

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：

127.0.0.1:6379> lpush mylist "World"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpushx mylist "Hello"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> lpushx myotherlist "Hello"
(integer) 0
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "Hello"
2) "World"
127.0.0.1:6379> lrange myotherlist 0 -1
(empty array)

rpush

将一个或者多个元素从右侧放入(尾插)到 list 中。

语法：

RPUSH key value [value ...]

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：

127.0.0.1:6379> rpush mylist "world"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> rpush mylist "hello"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "world"
2) "hello"

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 value1 [value2 ...]

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：

127.0.0.1:6379> rpush mylist "World"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> rpushx mylist "Hello"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> rpushx myotherlist "Hello"
(integer) 0
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "World"
2) "Hello"
127.0.0.1:6379> lrange myotherlist 0 -1
(empty array)

lrange

获取从 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：

127.0.0.1:6379> rpush mylist "one"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> rpush mylist "two"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> rpush mylist "three"
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 0
1) "one"
127.0.0.1:6379> lrange mylist -3 2
1) "one"
2) "two"
3) "three"
127.0.0.1:6379> lrange mylist -100 100
1) "one"
2) "two"
3) "three"
127.0.0.1:6379> lrange mylist 5 10
(empty array)

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：取出的元素或者 nil。

示例：

127.0.0.1:6379> rpush mylist "one" "two" "three" "four" "five"
(integer) 5
127.0.0.1:6379> lpop mylist
"one"
127.0.0.1:6379> lpop mylist
"two"
127.0.0.1:6379> lpop mylist
"three"
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "four"
2) "five"

rpop

从 list 右侧取出元素 (即尾删)

语法：

RPOP key

时间复杂度：O(1)

返回值：取出的元素或者 nil。

示例：

127.0.0.1:6379> rpush mylist "one" "two" "three" "four" "five"
(integer) 5
127.0.0.1:6379> rpop mylist
"five"
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "one"
2) "two"
3) "three"
4) "four"

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)

返回值：取出的元素或者 nil。

示例：

127.0.0.1:6379> lpush mylist "World"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush mylist "Hello"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> lindex mylist 0
"Hello"
127.0.0.1:6379> lindex mylist -1
"World"
127.0.0.1:6379> lindex mylist 3
(nil)

linsert

在特定位置插入元素。

语法：

LINSERT key BEFORE|AFTER pivot value

这里：

  • key 是列表的键名。
  • BEFORE 或 AFTER 是插入位置选项，用于指定新值是插在参考值的前面还是后面。
  • pivot 是列表中的现有值，新值会插入到这个值的前面或后面。
  • value 是要插入的新值。

时间复杂度：O(N)

返回值：插入后的 list 长度。

示例：

127.0.0.1:6379> rpush mylist "Hello"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> rpush mylist "World"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> linsert mylist before "World" "There"
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "Hello"
2) "There"
3) "World"

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：

127.0.0.1:6379> lpush mylist "World"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush mylist "Hello"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> llen mylist
(integer) 2

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：

  • 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键，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多一个键执行 pop，则最先执行命令的客户端会得到弹出的元素。

阻塞版本的 blpop 和 非阻塞版本 lpop 的区别

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

blpop

语法：

BLPOP key [key ...] timeout

时间复杂度：O(1)

返回值：取出的元素或者 nil。

示例：

127.0.0.1:6379> blpop list1 0
1) "list1"
2) "a"
127.0.0.1:6379> blpop list1 60
1) "list1"
2) "b"
127.0.0.1:6379> blpop list1 60
1) "list1"
2) "c"
#开启另一个终端
127.0.0.1:6379> lpush list1 d
(integer) 1
#原来终端
127.0.0.1:6379> blpop list1 60
1) "list1"
2) "d"
(14.63s)

brpop

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：

127.0.0.1:6379> del list1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> rpush list1 a b c
(integer) 3
127.0.0.1:6379> brpop list1 60
1) "list1"
2) "c"
127.0.0.1:6379> brpop list1 60
1) "list1"
2) "b"
127.0.0.1:6379> brpop list1 60
1) "list1"
2) "a"
#另一个终端运行
127.0.0.1:6379> lpush list1 d
(integer) 1
#原来终端
127.0.0.1:6379> brpop list1 60
1) "list1"
2) "d"
(7.83s)

内部编码

list 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。

1）当元素个数较少且没有大元素时，内部编码为 ziplist：

127.0.0.1:6379> rpush listkey e1 e2 e3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> object encoding listkey
"ziplist"

2）当元素个数超过 512 时，内部编码为 linkedlist：

127.0.0.1:6379> rpush listkey e1 e2 e3 ... 省略 e512 e513
OK
127.0.0.1:6379> object encoding listkey
"linkedlist"

3）当某个元素的长度超过 64 字节时，内部编码为 linkedlist：

127.0.0.1:6379> rpush listkey "one string is bigger than 64 bytes ... 省略 ..."
OK
127.0.0.1:6379> object encoding listkey
"linkedlist"

使用场景

消息队列

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。

Redis 阻塞消息队列模型：

在这里插入图片描述

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 不同的键值，实现订阅不同频道的理念。

Redis 分频道阻塞消息队列模型：

在这里插入图片描述

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::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+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。
  • 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

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