打卡30篇博文精通Redis第二篇之——list(列表)

Posted 2021-07-17 李子捌

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）

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)。

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：
​

​

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。

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。

4.3 quicklist示意图

quicklist是由多个ziplist组成的双向链表。