Redis - List 列表

一、基本认识

        列表类型是⽤来存储多个有序的字符串，如图2-19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 2^32 − 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（如图2-19和图2-20所⽰）。列表是⼀种⽐较灵活的数据结构，它可以 充当栈和队列的⻆⾊，在实际开发上有很多应⽤场景。

图2-19列表两端插⼊和弹出操作

图2-20列表的获取、删除等操作

 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， 例如要获取图2-20的第5个元素，可以执⾏lindexuser:1:messages4或者倒数第1个元素，lindex user: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2-20中的lrem1b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⻓度从5变成4；但是执⾏lindex4只会获取元素，但列表⻓度是不会变化 的。
3. 列表中的元素是允许重复的，例如图2-21中的列表中是包含了两个a元素的。

图2-21列表中允许有重复元素

二、命令 

2.1、LPUSH

将⼀个或者多个元素从左侧放⼊（头插）到list中。

语法：

LPUSH key element [element ...]

命令有效版本：1.0.0之后

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的⻓度。

⽰例：

 redis> LPUSH mylist "world"
 (integer) 1
 redis> LPUSH mylist "hello"
 (integer) 2
 redis> LRANGE mylist 0 -1
 1) "hello"
 2) "world"

2.2、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 element [element ...]

命令有效版本：2.0.0之后

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的⻓度。

⽰例：

 redis> LPUSH mylist "World"
 (integer) 1
 redis> LPUSHX mylist "Hello"
 (integer) 2
 redis> LPUSHX myotherlist "Hello"
 (integer) 0
 redis> LRANGE mylist 0 -1
 1) "Hello"
 2) "World"
 redis> LRANGE myotherlist 0 -1
 (empty array)

2.3、RPUSH

将⼀个或者多个元素从右侧放⼊（尾插）到list中。

语法：

 RPUSH key element [element ...]

命令有效版本：1.0.0之后

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的⻓度。

⽰例：

 redis> RPUSH mylist "world"
 (integer) 1
 redis> RPUSH mylist "hello"
 (integer) 2
 redis> LRANGE mylist 0 -1
 1) "world"
 2) "hello"

2.4、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 element [element ...]

命令有效版本：2.0.0之后

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的⻓度。

⽰例：

 redis> RPUSH mylist "World"
 (integer) 1
 redis> RPUSHX mylist "Hello"
 (integer) 2
 redis> RPUSHX myotherlist "Hello"
 (integer) 0
 redis> LRANGE mylist 0 -1
 1) "World"
 2) "Hello"
 redis> LRANGE myotherlist 0 -1
 (empty array)

2.5、LRANGE

获取从start到end区间的所有元素，左闭右闭。

语法：

 LRANGE key start stop

命令有效版本：1.0.0之后

时间复杂度：O(N)

返回值：指定区间的元素。

⽰例：

 redis> RPUSH mylist "one"
 (integer) 1
 redis> RPUSH mylist "two"
 (integer) 2
 redis> RPUSH mylist "three"
 (integer) 3
 redis> LRANGE mylist 0 0
 1) "one"
 redis> LRANGE mylist -3 2
 1) "one"
 2) "two"
 3) "three"
 redis> LRANGE mylist -100 100
 1) "one"
 2) "two"
 3) "three"
 redis> LRANGE mylist 5 10
 (empty array)

2.6、LPOP

从list 左侧取出元素（即头删）。

语法：

LPOP key

命令有效版本：1.0.0之后

时间复杂度：O(1)

返回值：取出的元素或者nil。

⽰例：

 redis> RPUSH mylist "one" "two" "three" "four" "five"
 (integer) 5
 redis> LPOP mylist
 "one"
 redis> LPOP mylist
 "two"
 redis> LPOP mylist
 "three"
 redis> LRANGE mylist 0 -1
 1) "four"
 2) "five"

2.7、RPOP

从list 右侧取出元素（即尾删）。

语法：

RPOP key

命令有效版本：1.0.0之后

时间复杂度：O(1)

返回值：取出的元素或者nil。

⽰例：

 redis> RPUSH mylist "one" "two" "three" "four" "five"
 (integer) 5
 redis> RPOP mylist
 "five"
 redis> LRANGE mylist 0 -1
 1) "one"
 2) "two"
 3) "three"
 4) "four"

2.8、LINDEX

获取从左数第index位置的元素。

语法：

LINDEX key index

命令有效版本：1.0.0之后

时间复杂度：O(N)

返回值：取出的元素或者nil。

⽰例：

 redis> LPUSH mylist "World"
 (integer) 1
 redis> LPUSH mylist "Hello"
 (integer) 2
 redis> LINDEX mylist 0
 "Hello"
 redis> LINDEX mylist -1
 "World"
 redis> LINDEX mylist 3
 (nil)

2.9、LINSERT

在特定位置插⼊元素。

语法：

 LINSERT key <BEFORE | AFTER> pivot element

命令有效版本：2.2.0之后

时间复杂度：O(N)

返回值：插⼊后的list⻓度。

⽰例：

 redis> RPUSH mylist "Hello"
 (integer) 1
 redis> RPUSH mylist "World"
 (integer) 2
 redis> LINSERT mylist BEFORE "World" "There"
 (integer) 3
 redis> LRANGE mylist 0 -1
 1) "Hello"
 2) "There"
 3) "World"

2.10、LLEN

获取list⻓度。

语法：

LLEN key

命令有效版本：1.0.0之后

时间复杂度：O(1)

返回值：list的⻓度。

⽰例：

 redis> LPUSH mylist "World"
 (integer) 1
 redis> LPUSH mylist "Hello"
 (integer) 2
 redis> LLEN mylist
 (integer) 2

三、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 ⾏该命令的客⼾端会表现为阻塞状态（如图2-22所⽰）。
• 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。
• 如果多个客⼾端同时多⼀个键执⾏pop，则最先执⾏命令的客⼾端会得到弹出的元素。

图2-22阻塞版本的blpop和⾮阻塞版本lpop的区别

3.1、BLPOP

LPOP的阻塞版本。

语法：

BLPOP key [key ...] timeout

命令有效版本：1.0.0之后

时间复杂度：O(1)

返回值：取出的元素或者nil。

⽰例：

 redis> EXISTS list1 list2
 (integer) 0
 redis> RPUSH list1 a b c
 (integer) 3
 redis> BLPOP list1 list2 0
 1) "list1"
 2) "a"

3.2、BRPOP

RPOP的阻塞版本。

语法：

 BRPOP key [key ...] timeout

命令有效版本：1.0.0之后

时间复杂度：O(1)

返回值：取出的元素或者nil。

⽰例：

 redis> DEL list1 list2
 (integer) 0
 redis> RPUSH list1 a b c
 (integer) 3
 redis> BRPOP list1 list2 0
 1) "list1"
 2) "c"

3.3、命令⼩结

有关列表的命令已经介绍完毕，表2-5是这些命令的作⽤和时间复杂度，开发⼈员可以参考。

表2-5列表命令

四、内部编码

列表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 列表中每个元素的⻓度都⼩于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
 OK
 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）当某个元素的⻓度超过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"

五、使⽤场景

5.1、消息队列

如图2-22所⽰，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， ⽣产者客⼾端使⽤lpush从列表左侧插⼊元素，多个消费者客⼾端使⽤brpop命令阻塞式地从队列中 "争抢"队⾸元素。通过多个客⼾端来保证消费的负载均衡和⾼可⽤性。

图2-22Redis阻塞消息队列模型

5.2、分频道的消息队列

 如图2-23所⽰，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。

图2-23Redis分频道阻塞消息队列模型

5.3、微博Timeline

        每个⽤⼾都有属于⾃⼰的Timeline（微博列表），现需要分⻚展⽰⽂章列表。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）向⽤⼾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）分⻚获取⽤⼾的Timeline，例如获取⽤⼾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. 1+n问题。即如果每次分⻚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。
2. 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