Redis：list类型

几乎每种语言都有顺序表、数组、链表这样的顺序结构，Redis也做出了相应的支持。

如图，Redis的value值可以是一个列表list，其支持头尾的插入删除，下标访问等功能。也支持正负数下标，正数下标从0开始，负数下标从-1开始。

list命令

非阻塞

LPUSH

• 头插元素到list中，如果key不存在就创建

lpush key element [element ...]

返回list插入后的长度。如果一开始key不存在，就创建一个key。

LRANGE

• 获取指定范围的list元素

lrange key start stop

访问区间为[start, end]的闭区间，支持负数下标。

示例：

接下来通过lrange测试刚刚的lpush接口：

由于lpush是头部插入，所以按顺序插入1 2 3 4 5，最后存储顺序为5 4 3 2 1。

如果在Redis中数组越界，Redis不会报错，而是尽可能输出范围内存在的数据。

第一次查询0 - 100，但是list中只有0 - 4，那么此时把0 - 4全部输出。第二次查询50 -60，list内没用这部分数据，但是它不报错，而是输出empty表示空。

LPUSHX

• 当key存在，头插元素到list中

lpushx key element [element ...]

返回插入后，list中元素的个数。

示例：

第一次插入list1，由于已经存在，此时插入成功，返回9表示当前有九个元素。第二次插入了一个不存在的list2，但是它不存在，返回0表示插入后一个元素也没有，也就是插入失败。

RPUSH

• 尾插元素到list中，如果key不存在就创建

rpush key element [element ...]

返回插入后list元素个数。

示例：

同样插入1 2 3 4 5，顺序与之前lpush插入刚好是反着的，因为rpush是尾插。

此处list有一个命名上的注意点：

• lpush：left push，从左侧插入，即头插
• rpush：right push，从右侧插入，即尾插
• lrange：list range，输出列表指定范围

同样是l开头，有时候表示list，有时候表示left，这个要注意。

另外的：

• lpushx：left push exists，存在时插入

此处的x是选用了exsis中的一个字母，表示只有key存在才插入。

RPUSHX

• 当key存在，尾插元素到list中

rpushx key element [element ...]

返回插入后，list中元素的个数。

LPOP

• 头删list元素

lpop key [count]

返回被删除的头部count个元素，如果list为空，没有可以删的元素了，返回nil。

示例：

先创建一个1 2 3 4 5的列表，第一次lpop不带任何参数，只输出一个头部元素。第二次带参数4，此时输出剩余的四个元素。最后一次lpop，由于已经没有元素了，返回nil。

RPOP

• 尾删list元素

rpop key [count]

返回被删除的尾部count个元素，如果list为空，没有可以删的元素了，返回nil。

LINDEX

• 获取指定下标的元素

lindex key index

返回指定下标的元素，支持负数下标。

示例：

LINSERT

• 在指定位置插入元素

linsert key before|after pivot element

在元素pivot的前面或者后面插入element元素。

示例：

此处指令的作用是，在元素c前面插入hello。

如果有多个pivot元素，那么只在第一个元素的位置插入。

LLEN

• 获取list的长度

llen key

返回list长度，如果不存在则返回0。

LREM

• 删除元素

lrem key count element

删除count个element元素。

此处count的取值有三种：

• count > 0：从左往右删除
• count < 0：从右往左删除
• count = 0：删除所有元素

示例：

此处插入了1 2 3 hello循环四次，删除3 hello，即从左往右删除三个hello每次出只有最后一个hello被保留。

如果传入-3 hello，此时从右往左删除，只有第一个hello被保留。

LTRIM

• 指定范围内元素保留，剩余的元素删除

ltrim key start stop

只保留[start, stop]闭区间内部的元素，其余的元素全部删除。

示例：

LSET

• 修改指定下标的元素

lset key index element

将下标为index的元素改为element，支持负数下标。如果下标越界，会返回一个报错。

示例：

第一次修改，将下标为3的元素修改为666。第二次插入，操作下标为100的元素，由于不存在，报错了。

阻塞

先前的所有的命令，都是非阻塞的，直接操作就可以得到结果，而list还提供了一些阻塞性质的命令。

在多线程中，有一个生产消费模型，其可以基于阻塞队列实现，主要满足以下两个性质：

1. 如果阻塞队列满了，那么生产者阻塞
2. 如果阻塞队列空了，那么消费者阻塞

在Redis中，list只考虑队列为空的情况，也就是消费者。用户读取数据时，队列为空，那么用户陷入阻塞，直到队列有数据。

BLPOP

• 读取并删除list头部元素，如果没有元素则陷入阻塞

blpop key [key ...] timeout

blpop可以同时指定多个key，也就是多个list，只要任何一个list有数据，就返回结果。还可以设置超时时间timeout，以秒为单位，如果超过时间了，返回nil。

如果超时时间设置为0，则一直阻塞，不会超时。

另外的，此处的阻塞不是Redis阻塞，而是客户端阻塞。如果阻塞，Redis将指令放到后台去等待，自己去执行其他指令。

示例：

此处list8有元素，而list9为空，返回了list8的元素。此时会同时返回两个内容，list8表示该数据是从哪一个列表中拿到的，3则是拿到的数据。

此处启用了两个客户端，左侧客户端blpop一个空列表，等待20s，随后陷入阻塞。接着右侧客户端插入一个元素到list9，随后左侧客户端立刻拿到数据并输出，并且输出了自己的阻塞市场18.15s。

BRPOP

• 读取并删除list尾部元素，如果没有元素则陷入阻塞

brpop key [key ...] timeout

总结：

内部编码

ziplist

压缩列表是一种内存紧凑的存储方式，适合存储数量较少且元素较小的列表。具体来说，当list类型的元素个数小于 list-max-ziplist-entries （默认 512 个），并且所有值的长度都小于 list-max-ziplist-value （默认 64 字节）时，Redis 会使用 ziplist 作为列表的内部实现。

这些配置在/etc/redis/redis.conf内修改。

优点：

1. 内存节省： ziplist 使用连续的内存块来存储数据，这种紧凑的存储方式可以有效地减少内存碎片和开销。
2. 结构简单：适合小规模数据，尤其是在内存资源有限的情况下。

缺点：

1. 操作效率：随着数据量的增加，ziplist 的读写效率会下降。尤其是在需要频繁更新的场景中，ziplist 的线性查找特性使得操作复杂度较高。
2. 扩展性差：不适合大规模数据存储。

linkedlist

当列表类型无法满足ziplist的条件时，会使用linkedlist链表作为list的内部实现。这就是一个基本的双向链表。

优点：

1. 头尾的插入删除非常高效

缺点：

1. 中间部分的插入删除时间复杂度较高

quicklist

linkedlist 与 ziplist 编码在 Redis 4.0 版本之后不再是默认的列表编码方式，因为引入了更高效的 quicklist 编码，它是基于压缩列表和双向链表的组合，旨在结合两者的优点。

对于quicklist，其外层列表依然是linkedlist双链表结构，但是每一个链表节点都是一个quicklist，对于中间部分的节点，会进行一定程度的压缩，提高效率。