Redis列表操作及链表和链表节点的实现

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-05-25 13:17 220阅读 0赞

本专栏新增整合黄健宏老师的《Redis设计与实现》，以便更加有效地了解Redis 的内部构造及运作机制，帮助学者更高效得使用Redis。博文中会以虚线分区，上半区为Redis的简单使用，下半区为Redis内部实现，如果是简单地使用Redis快速完成工作或者只是想简单的了解Redis，只看上半区即可，有兴趣或等空闲的时候学习下下半区，结合源码会对Redis的理解更上一层楼。

# List列表 #

1.  基于Linked List 实现(索引 从左至右，从0开始   从右至左，从-1开始)
2.  元素是字符串类型
3.  列表头尾增删快，中间增删慢，增删元素是常态
4.  元素可以重复出现
5.  最多包涵2^32 - 1 个元素

### 命令说明(help @list 罗列所有关于list的命令) ###

**B**     block     块，阻塞

**L**     left     左

**R**    right    右

**X**    exist    存在

### 左右或者头尾压入元素 ###

LPUSH key value \[value......\]

LPUSHX key value

RPUSH key value \[value......\]

RPUSHX key value

### 左右或者头尾弹出元素 ###

LPOP key

RPOP key

### 从一个列表尾部弹出元素压入到另一个列表的头部 ###

RPOPLUPSH source destination

### 返回列表中指定范围的元素 ###

LRANGE key start stop

LRANGE key 0  -1：表示返回所有元素

### 获取指定位置的元素 ###

LINDEX key index

### 设置指定位置元素的值 ###

LSET key index value

### 列表长度，元素个数 ###

LLEN key

### 从列表头部开始删除值等于value的元素count次 ###

1.  LREM key count value 
2.  count > 0 ：从表头开始向表尾搜索，移除与value相等的元素，数量为count
3.  count < 0 ：从表尾开始向表头搜索，移除与value相等的元素，数量为count的绝对值
4.  count = 0 ：移除表中所有与value相等的值

### 去除指定范围外的元素 ###

LTRIM key start stop

### 在列表某个存在的值前后插入元素 ###

LINSERT key BEFORE|AFTER pivot value （在 pivot 之前或之后 插入元素值value）

如果key和pivot不存在，不进行任何操作，返回 -1

### 阻塞 ###

1、左右或头尾阻塞弹出元素

BLPOP key \[key....\] timeout

BRPOP key \[key...\] timeout

2、从一个列表尾部阻塞弹出元素压入到另一个列表头部

BRPOPLPUSH list1 list2 timeout

--------------------

### **链表 - 列表键的底层实现之一** ###

**1、链表被广泛用于实现Redis的各种功能，比如列表键、发布与订阅、慢查询、监视器等。2、每个链表节点由一个listNode结构来表示，每个节点都有一个指向前置节点和后置节点的指针，所以Redis的链表实现是双端链表。3、每个链表使用一个list结构来表示，这个结构带有表头节点指针、表尾节点指针，以及链表长度等信息。4、因为链表表头节点的前置节点和表尾节点的后置节点都指向NULL，所以Redis的链表实现是无环链表。5、通过为链表设置不同的类型特定函数，Redis的链表可以用于保存各种不同类型的值**

每个链表节点使用一个adlist.h/listNode结构来表示，多个listNode可以通过prev和next指针组成双端链表。

typedef struct listNode{
        //前置节点
        struct listNode * prev;
        //后直节点
        struct listNode * next;
        //节点的值
        void * value;
    }listNode;

Redis链表实现：

typedef struct list{
        //表头节点
        listNode * head;
        //表尾节点
        listNode * tail;
        //链表所包含的节点数量
        unsigned long len;
        //节点值复制函数
        void *(*dup)(void *ptr);
        //节点值复制函数
        void *(*free)(void *ptr);
        //节点值对比函数
        int (*match)(void *ptr,void *key);
    }list;

dup、free和match 是用于实现多态链表所需的类型特定函数：dup函数用于复制链表节点所保存的值；free函数用于释放链表节点所保存的值；match函数则用于对比链表节点所保存的值和另一个输入值是否相等；

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Redis的链表实现的特性可以总结如下：

1.  双端：链表节点带有prev和next指针，获取某个节点的前置节点和后置节点的复杂度都是O（1）。
2.  无环：表头节点的prev指针和表尾节点的next指针都指向NULL，对链表的访问以NULL为终点。
3.  带表头指针和表尾指针：通过list结构的head指针和tail指针，程序获取链表的表头节点和表尾节点的复杂度为O（1）。
4.  带链表长度计数器：程序使用list结构的len属性来对list持有的链表节点进行计数，程序获取链表中节点数量的复杂度为O（1）。
5.  多态：链表节点使用void\*指针来保存节点值，并且可以通过list结构的dup、free、match三个属性为节点值设置类型特定函数，所以链表可以用于保存各种不同类型的值。

**链表和链表节点的API：**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5NzgzMjQ0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

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