高级程序员必须精通的Redis，第二篇之——list(列表)

客官°小女子只卖身不卖艺 2021-07-24 13:37 584阅读 0赞

### 1、简介 ###

Redis中所有的的数据结构都是通过一个唯一的字符串key来获取相应的value数据。  
Redis有5种基础数据结构，分别是：

*  string（字符串）
 *  list（列表）
 *  hash（字典）
 *  set（集合）
 *  zset（有序集合）

其中list、set、hash、zset这四种数据结构是容器型数据结构，它们共享下面两条通用规则：

*  create if not exists：容器不存在则创建
 *  drop if no elements：如果容器中没有元素，则立即删除容器，释放内存

本文讲述的是Redis的5种基础数据结构中的list(列表)

### 2、list(列表)相关介绍 ###

#### 2.1 list(列表)的内部结构 ####

Redis的列表相当于Java语言中的LinkedList，它是一个双向链表数据结构（但是这个结构设计比较巧妙，后面会介绍），支持前后顺序遍历。链表结构插入和删除操作快，时间复杂度O(1)，查询慢，时间复杂度O(n)。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70]

#### 2.2 list(列表)的使用场景 ####

根据Redis双向列表的特性，因此其也被用于异步队列的使用。实际开发中将需要延后处理的任务结构体序列化成字符串，放入Redis的队列中，另一个线程从这个列表中获取数据进行后续处理。其流程类似如下的图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

### 3、list(列表)的指令 ###

#### 3.1 右进左出—队列 ####

队列在结构上是先进先出（FIFO）的数据结构（比如排队购票的顺序），常用于消息队列类似的功能，例如消息排队、异步处理等场景。通过它可以确保元素的访问顺序。  
lpush -> 从左边边添加元素

> **lpush key value \[value …\]**

rpush -> 从右边添加元素

> **rpush key value \[value …\]**

llen -> 获取列表的长度

> **llen key**

lpop -> 从左边弹出元素

> **lpop key**

127.0.0.1:6379> rpush code java c python	# 向列表中添加元素
    (integer) 3
    127.0.0.1:6379> llen code	# 获取列表长度
    (integer) 3
    127.0.0.1:6379> lpop code # 弹出最先添加的元素
    "java"
    127.0.0.1:6379> lpop code	
    "c"
    127.0.0.1:6379> lpop code
    "python"
    127.0.0.1:6379> llen code
    (integer) 0
    127.0.0.1:6379> lpop code
    (nil)

#### 3.2 右进右出——栈 ####

栈在结构上是先进后出（FILO）的数据结构（比如弹夹压入子弹，子弹被射击出去的顺序就是栈），这种数据结构一般用来逆序输出。  
lpush -> 从左边边添加元素

> **lpush key value \[value …\]**

rpush -> 从右边添加元素

> **rpush key value \[value …\]**

rpop -> 从右边弹出元素

> **rpop code**

127.0.0.1:6379> rpush code java c python
    (integer) 3
    127.0.0.1:6379> rpop code			# 弹出最后添加的元素
    "python"
    127.0.0.1:6379> rpop code
    "c"
    127.0.0.1:6379> rpop code
    "java"
    127.0.0.1:6379> rpop code
    (nil)

#### 3.3 慢操作 ####

列表(list)是个链表数据结构，它的遍历是慢操作，所以涉及到遍历的性能将会遍历区间range的增大而增大。注意list的索引运行为负数，-1代表倒数第一个，-2代表倒数第二个，其它同理。  
lindex -> 遍历获取列表指定索引处的值

> **lindex key ind**

lrange -> 获取从索引start到stop处的全部值

> **lrange key start stop**

ltrim -> 截取索引start到stop处的全部值，其它将会被删除

> **ltrim key start stop**

127.0.0.1:6379> rpush code java c python
    (integer) 3
    127.0.0.1:6379> lindex code 0		# 获取索引为0的数据
    "java"
    127.0.0.1:6379> lindex code 1   # 获取索引为1的数据
    "c"
    127.0.0.1:6379> lindex code 2		# 获取索引为2的数据
    "python"
    127.0.0.1:6379> lrange code 0 -1	# 获取全部 0 到倒数第一个数据 == 获取全部数据
    1) "java"
    2) "c"
    3) "python"
    127.0.0.1:6379> ltrim code 0 -1	# 截取并保理 0 到 -1 的数据 == 保理全部
    OK
    127.0.0.1:6379> lrange code 0 -1
    1) "java"
    2) "c"
    3) "python"
    127.0.0.1:6379> ltrim code 1 -1	# 截取并保理 1 到 -1 的数据 == 移除了索引为0的数据 java
    OK
    127.0.0.1:6379> lrange code 0 -1
    1) "c"
    2) "python"

### 4、list(列表)深入理解 ###

Redis底层存储list(列表)不是一个简单的LinkedList，而是quicklist ——“快速列表”。关于quicklist是什么，下面会简单介绍，具体源码我也还在学习中，后面大家一起探讨。  
quicklist是多个ziplist(压缩列表)组成的双向列表；而这个ziplist(压缩列表)又是什么呢？ziplist指的是一块连续的内存存储空间，Redis底层对于list(列表)的存储，当元素个数少的时候，它会使用一块连续的内存空间来存储，这样可以减少每个元素增加prev和next指针带来的内存消耗，最重要的是可以减少内存碎片化问题。

#### 4.1 常见的链表结构示意图 ####

每个node节点元素，都会持有一个prev->执行前一个node节点和next->指向后一个node节点的指针（引用），这种结构虽然支持前后顺序遍历，但是也带来了不小的内存开销，如果node节点仅仅是一个int类型的值，那么可想而知，引用的内存比例将会更大。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

#### 4.2 ziplist示意图 ####

ziplist是一块连续的内存地址，他们之间无需持有prev和next指针，能通过地址顺序寻址访问。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

#### 4.3 quicklist示意图 ####

quicklist是由多个ziplist组成的双向链表。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20210724/3f6326f017b64c5d9cf152fbc9977841.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20210724/3cd6549c638e476a81d60a99924b2486.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20210724/7f354670de954d18b8e278d2e7db8bc6.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20210724/044932bdb2c444ecb7e561f0c3fbdb7a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTI1MjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20210724/ae3a057cdf504415bfc11fce36a3fe82.png