深入学习 Redis - 深挖经典数据类型之 list

痛定思痛。 2024-03-17 22:57 104阅读 0赞

**目录**

前言

一、list 类型

1.1、操作命令

lpush / rpush（插入元素）

lrange（查看范围元素）

lpushx / rpushx （有约束的插入）

lpop / rpop（头删尾删）

lindex（获取下标元素）

llen（长度）

lrem（删除指定元素）

ltrim（保留区间）

lset （根据下标修改元素）

blpop / brpop（阻塞删除）

1.2、内部编码方式

1.3、使用场景

表示多表之间的关联关系

一般消息对列

频道（多列表）消息队列

微博列表

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## 前言 ##

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redis 中所有的 key 都是字符串，value 的类型是存在差异的，因此出现了操控不同 value 的命令，接下来，就一起来学习一下吧~

> Ps1：接下来，我给出的指令都是按照 Redis 官方文档的语法格式来解析的，\[ \] 相当于一个独立的单元，表示可选项（可有可无），其中 | 表示 “或者” 的意思，多个只能出现一个，\[ \] 和 \[ \] 之间是可以同时存在的.

> Ps2：一个快速失去年终奖的小技巧 —— 清除 redis 上所有的数据 =》 FLUSHALL，这个操作可以把 redis 上所有的键值对全部带走.

## 一、list 类型 ##

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### 1.1、操作命令 ###

![c72480877d9f46e482f22d7abb3488c0.png][]

list 的内部结构类似于 “双端队列”（deque），元素是有序的，并且允许元素重复，因此头插和尾插的效率很高，可以当作一个 栈 / 队列 来使用，约定最左侧元素下标是 0，并且是是支持负数下标.

Redis 早期作为消息队列就是通过 List 来实现的，后面又提供了一种 stream 这种功能更加强大的类型来实现.

> Ps："有序" 的含义一定要根据上下文来区分，有的时候谈到有序指的是 “升序” 和 “降序” ，有的时候，指的是顺序很关键（如果把元素位置颠倒，顺序调换，那么新的 list 和之前的 list 是不对等的）~
> 
> 就像面试的时候问你谈谈对 “栈 / 堆” 的理解，那么一定不要一上来就回答，而是要问清楚，到底是问数据结构中的，还是操作系统中的，还是 JVM 中.

#### lpush / rpush（插入元素） ####

lpush 和 rpush 都是用来插入元素的，分别是从左右两侧插入元素，一次可以一个或多个，例如插入 1 2 3 4 ，按照顺序使用 lpush 插入，插入完毕后，4 就是开头元素.（时间复杂度 O(1)）

LPUSH key element [element ...]

![641d89c3abc44c039a0e12831d60282b.png][]

#### lrange（查看范围元素） ####

查看 list 中指定范围的元素，区间为 闭区间（Redis 中的区间都是 闭区间），同样支持负数下标.

LRANGE key start stop

![c1349d7d48464fb49cfb2f913fd1a805.png][]

> Ps：Redis 中使用 lrange 如果下标超出范围，不会像 java 那样抛出异常，而是尽可能的获取到对应内容（有多少获取多少，超出的不管）
> 
> ![1ea2c52df84a4919806246622d98c626.png][]

#### lpushx / rpushx （有约束的插入） ####

lpushx 表示有约束的从左侧插入一个或多个元素，只有当 key 存在时，才能将元素插入成功，不存在则插入失败，返回值为插入元素的个数（返回 0 表示插入失败）.

rpushx 与 lpushx 同理，rpushx 只是从右侧插入元素.

LPUSHX key element [element ...]

![f14287bb280b46979d3e57587eb066f1.png][]

#### lpop / rpop（头删尾删） ####

lpop 表示从最左侧删除一个元素.

rpop 同理，从右侧删除一个元素.

LPOP key

> Ps：在 redis 6.2 之后新增了一个 count 参数， count 就描述了这次要删除的元素个数.

![54d8f81183ff4493a175119bff569c1d.png][]

> Ps：Redis 中 list 是一个双端队列，从两头插入 / 删除元素 都是非常高效的，因此
> 
> 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.

#### lindex（获取下标元素） ####

获取给定下标的对应元素，时间复杂度为 O(N)，此处的 N 指的是 list 中元素个数.

LINDEX key index

![fa6f134f1a2849eea32ad1afaa990f77.png][]

> Ps：如果下标非法，返回 nil.

#### llen（长度） ####

获取 list 元素个数.

LLEN key

![68fc6375e1694c588281f44de528ea2e.png][]

#### lrem（删除指定元素） ####

用来删除指定元素，并可以根据 count 来指定删除元素（element）的个数（list 中允许出现重复元素）.

LREM key count element

> 当 count > 0 时，从最左侧删除元素 count 个 element 的元素![c26d40f8a4e8481a8aa80dcde8c2285d.png][]

> 当 count < 0 时，从最右侧删除元素 count 个 element 的元素![b5753b18ee7c4c8f9154dfe07a50641f.png][]

> 当 count = 0 时，删除所有的 element 元素.![84ecb44247cf45e1ae9fd2926e13c588.png][]

#### ltrim（保留区间） ####

LTRIM key start stop

保留 start 到 stop 之间的元素（闭区间，并且删除 闭区间 之外的所有元素）

![1bd34e3a30e04f389b6fb477052427e0.png][]

Redis 的官方文档中还给出了访问控制列表（redis 6 及以上版本支持），acl 就是给每一个命令都打上标签，这样管理员就可以给每一个 redis 用户配置不同的权限（允许该用户可以执行哪些命令）.这不是一个知识点，只是用到的时候查一下配置怎么写.

![c7d38dfb82a94fcb84938ea98e81de7a.png][]

#### lset （根据下标修改元素） ####

用来根据指定下标修改元素，处理的时间复杂度为 O(N).

LSET key index element

![55ac322b97514694b40f91905761de60.png][]

> Ps：这里不会像 lindex 那样下标越界能很好的处理，lset 下标越界就会报错.![426012958edc40ca8433de6f2495880d.png][]

#### blpop / brpop（阻塞删除） ####

这类似于阻塞队列（BlockingQueue）实现生产者消费者模型，阻塞就表示当前的线程不再往后执行了，满足一定条件以后才被唤醒.

在 redis 中的 list 只支持 "队列为空" 的情况，不考虑 "队列满"，具体规则如下：

1.  如果 list 中 存在元素， blpop 和 brpop 就和 lpop 以及 rpop 作用完全相同.
2.  如果 list 中为空，blpop 和 brpop 就会产生阻塞，一直阻塞到队列不为空为止.
3.  可以显式设置阻塞时间，并且阻塞期间可以执行其他命令（阻塞期间并不会对 redis 服务器产生负面影响）.
4.  命令中若设置了多个键，那么会从左向右进行遍历，一旦有一个键对应列表中可以弹出的元素，命令立即返回.
5.  如果有多个客户端同时执行 blpop，则先执行命令的客户端得到弹出的元素(（这就像是有一个女神，但是有多个屌丝去追，当女神有空了以后，哪个先约的，哪个人就能先约到女神）.

**blpop 和 brpop 两个阻塞命令，主要用途就是用来做 "消息队列"，但是这两命令的功能还是比较有限的（实现消息队列我们一般不用 redis）.**

BLPOP key [key ...] timeout

> Ps：此处的超时时间，单位是 秒（redis 5）， redis 6 超时时间允许设置成小数.

1.针对一个空队列进行操作，就阻塞住了~![1572f691464a4a589756ec14b7336732.png][]

2.再开启一个 redis 客户端，向 key1 中再塞一个元素阻塞就解除了.![28bae957d3ee4b0b8b1d282c3fd31109.png][]

针对多个 key 进行操作，哪个 key 先放入元素，就取哪个~![8a8b56c1b8694eecb90bcb9acf8bfae8.png][]

### 1.2、内部编码方式 ###

在 redis 早期的版本中，有以下两种编码方式：

1.  linkedlist：双向链表，当一个 list 包含了数量比较多的元素，又或者 list 中包含的元素都是比较长的字符串时，Redis就会使用 linkedlist 作为 list 的底层实现。
2.  ziplist：压缩列表，当哈希表里的元素比较少的时候，就优化成了 ziplist 了，能够节省空间（压缩的原因：redis 上有很多 key，可能某些 key 的 value 是 hash，此时如果 key 特别多，对应的 hash 也特别多，但是每个 hash 又不是特别大的情况下，就尽量去压缩，让整体占用内存更小了）；

现在的 redis 中 list 内部编码为 quicklist，包含了以上两种编码方式的有优点.

**quick 相当于是 链表 和 压缩列表 的结合，整体还是一个双向链表，链表的每一个节点是一个压缩列表（控制链表每个节点不能过大）.**

之前的 list-max-ziplist-entries 配置 和 list-max-ziplist-value 都不在使用了，现在使用的配置是 list-max-ziplist-size .

### 1.3、使用场景 ###

#### 表示多表之间的关联关系 ####

可以将 list 作为 "数组" 这样的结构来存储多个元素，例如现在有学生和班级两张表，使用 hash + list 的方式就可以将 学生和班级信息关联起来.

![455875ada99c4caf8c260905da814632.png][]

#### 一般消息对列 ####

通过 blpop / brpop 就可以实现生产者消费者模型.

> 当有多个消费者时，谁先执行 brpop 命令，谁就能先拿到元素，像这样的设定，就能构成一个 “轮询” 的效果~

假设消费者执行顺序执行的顺序是1、2、3，当新的元素到来的时候，消费者1 就可以先拿到元素，之后 消费者1 还想继续消费，就需要重新执行 brpop ，执行后就意味 消费者1 的执行顺序被排到了最后，之后每个消费者都依次轮询...

![4d5719cda12f4ba6966acbe8b34f426a.png][]

#### 频道（多列表）消息队列 ####

多列表这种场景也是很常见的，例如抖音这个软件，一个通道来了可以传输短视频、另一个通道来了，可以传输弹幕、还有...这样多个通道就实现了解耦操作，互不干扰.

![054a861de6a14f949fb48091f57020f4.png][]

#### 微博列表 ####

每个用户都有属于⾃⼰的 Timeline（微博列表），现需要分页展示列表。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。

分页获取用户用户前 10 个文章伪代码，如下：

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

> 每一页有多少数据是不确定的，有可能触发很多 hgetall 操作，导致过多的网路请求

正确的解决办法就是分流水线去做，假设某个用户发了 1w 个微博，长度就是 1w ，我们就可以把中 1w 数据拆成 10 份，每个就是 1k .

![3271198753ac4566a54753b8b8faf2e0.gif][]

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[c1349d7d48464fb49cfb2f913fd1a805.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/5b971e6fa0304a20b9b693ec531e1824.png
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