Redis - list 列表

前言

列表类似于 Java 中的数组或者顺序表，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。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。
注意：list 内部的编码方式并不是一个简单的数组，更接近于双端队列

列表两端插入和弹出操作

约定最左侧下标为 0 ，redis 的下标支持负数下标，最右侧是 -1

列表类型的特点

a.列表中的元素是有序的

" 有序 " 的含义要根据上下文区分，有的时候谈到有序指的是升序降序，而这里谈到的有序是指顺序很关键，列表有下标，如果把两个下标之间的值进行交换，得到的列表和之前的列表就不相同

b.列表中的元素是允许重复的

c.可以当作栈和队列来使用

因为列表的头和尾都可以高效的插入和删除元素，所以可以做出相应的限制，当作栈和队列来使用

命令

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 ...]

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

通过上图的操作，key1 对应的列表中的数据为 4 3 2 1

注意：如果 key 已经存在，并且 key 对应的 value 类型不是 list，那么就会报错（redis 中各种数据类型的操作都是类似的效果）

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

语法

LPUSHX key element [element ...]

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。

上图中通过 lpushx 插入数据到列表中得到的返回值是 0 就说明了没有成功插入数据，因为该列表当前不存在

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 ...]

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

通过上图的操作，key 对应的列表中的数据为 1 2 3 4 5

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 ...]

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

LRANGE 获取指定区间的所有元素

获取从 start 到 stop 区间的所有元素，左闭右闭。下标可以使用负数

语法

LRANGE key start stop

时间复杂度：O(N)

返回值：指定区间的元素

-1 代表最后一个元素，所以获取 0 ~ -1 的元素相当于获取列表中所有的元素

谈到下标，往往会关注超出范围的情况,在 Redis 中，如果给定的区间非法，比如超出下标，会尽可能的获取能获取到的内容，程序的容错能力很强

如图，要获取 0 ~ 100 区间内的数据，而列表中只有 5 个数据，很明显 100 超出了列表的下标，但 Redis 并没有报错，而是尽可能的获取了0 ~ 100 中能够获取到的数据

LPOP 从 list 左侧取出元素（即头删）

语法

LPOP key

时间复杂度：O(1)

返回值：取出的元素或者 nil

RPOP 从 list 右侧取出元素（即尾删）

语法

RPOP key

时间复杂度：O(1)

返回值：取出的元素或者 nil

LINDEX 获取从左数 index 位置的元素

语法

LINDEX key index

时间复杂度：O(N)

应该会有读者疑惑，通过下标获取元素时间复杂度不应该是 O(1) 吗,实际上 Redis 的 list（列表）类型的内部编码不是一个普通的顺序表，所以不能按照普通的顺序表来考虑该列表

返回值：取出的元素或者 nil

LINSERT 在特定位置插入元素

语法

LINSERT key <BEFORE | AFTER> pivot element

pivot 代表要插入数据的基准值，element 代表插入的数据

时间复杂度：O(N)

返回值：插⼊后的 list ⻓度

万一基准值存在多个怎么办？数据要如何插入？

如上图，当基准值 2 存在多个时，选取从左到右的第一个 2 作为基准值

LLEN 获取 list 长度

语法

 LLEN key

时间复杂度：O(1)

获取 list 的长度并不需要遍历列表中的内容，因为 redis 为列表维护了一个变量来存储列表的长度，当要获取列表长度时，直接去获取该变量即可

返回值：list 的⻓度

BLPOP 从 list 左侧取出元素（即头删）

LPOP 的阻塞版本

• 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，⾮阻塞版本会直接返回 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户端会表现为阻塞状态

• 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。

• 如果多个客户端同时对⼀个键执⾏ pop，则最先执⾏命令的客户端会得到弹出的元素

语法

BLPOP key [key ...] timeout

列表 key 可以有多个，表示可以同时监控多个列表，哪个列表有数据就取哪个列表

timeout 是阻塞的时间，阻塞时间过了以后还没有获取到数据就返回 nil

时间复杂度：O(1)

返回值：取出的元素或者 nil

BRPOP 从 list 右侧取出元素（即尾删）

RPOP 的阻塞版本（详细内容参考对 BLPOP 的介绍）

语法

BRPOP key [key ...] timeout

时间复杂度：O(1)

返回值：取出的元素或者 nil

内部编码

在以前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

因为 ziplist 编码方式虽然节省空间，但是当元素个数较多或元素较长时会大大影响存取数据的效率，所以就需要改变编码方式为 linkedlist

注意：上述的两种编码方式我特意加上了以前，因为现在 list（列表）的内部编码方式作出了改进，现在的内部编码方式是 quicklist ，quicklist 是 ziplist（压缩列表）和 linkedlist（链表）的结合，整体还是个链表，但链表的每个节点是一个压缩列表

通过这种方式可以节省空间，并且压缩列表不会太长，不会明显的影响读取数据的效率

使用场景

消息队列

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

有读者可能会疑惑，消息队列的存取元素不是都应该实现阻塞吗？但 lpush + brpop 命令组合明显只实现取元素的阻塞，实际上对于 Redis 的数据类型是几乎不会出现存满的情况的，首先如果 Redis 的一个数据类型中存了太多的元素，那么对其进行操作时很容易发生阻塞，所以程序员不会让 Redis 的一个数据类型中存了太多的元素，而且 list 中最多存多少元素是可以配置的，所以通常情况下只会出现列表中没有数据的情况，不会出现存满的情况。

Redis 阻塞消息队列模型