缓存-【Redis】list常用命令&内部编码&使用场景

前置知识

列表类型是⽤来存储多个有序的字符串，列表中的每个字符串称为元素（element），⼀个列表最多可以存储2³² ​ - 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，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

列表两端插入和弹出操作

约定最左侧元素下标是0

列表的获取、删除等操作

---

列表类型的特点

1.列表类型是有序的。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

2.区分获取和删除的区别：

• lrem1 b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lindex 4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

---

命令

LPUSH

将⼀个或者多个元素从左侧放⼊（头插）到list中 ，如果key不存在的话，会新建key

语法：LPUSH key element [element ...] 

返回值：插⼊后list的⻓度 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

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 ...] 

返回值：插⼊后list的⻓度 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

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 ...] 

返回值：插⼊后list的⻓度 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

---

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 ...] #此处的X => exists

返回值：插⼊后list的⻓度 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

---

LRANGE

获取从start到end区间的所有元素，左闭右闭

语法：LRANGE key start stop 

返回值：指定区间的元素 时间复杂度：O(N)

注意1：前面的序号是专门给结果集使用的序号，和list的下标无关

注意2：在C++当中，下标超出范围，会认为是一个未定义行为=>可能导致程序崩溃/得到一个不合法数据/得到一个看起来合法但是错误的数据/得到一个恰好符合要求的数据

• 优点：效率最高 缺点：程序员不一定能第一时间发现问题

而在redis当中：尽可能的获取到给定区间的元素，如果给定区间非法，比如超出下标，那么就会尽可能获取对应的内容

---

LPOP

从list左侧取出元素（即头删）

语法：LPOP key

返回值：取出的元素或者nil 时间复杂度：O(1)

RPOP

从list右侧取出元素（即尾删）

语法：RPOP key 

返回值：取出的元素或者nil 时间复杂度：O(1)

LINDEX

获取从左数第index位置的元素

语法：LINDEX key index

返回值：取出的元素，如果下标非法那么返回nil 时间复杂度：O(N)

---

LREM

指定删除list当中的元素

语法：LREM key count value #count：要删除的个数 element：要删除的值

根据count的值不同，决定怎么删除：

• $count>0$：从前往后删除count个值为element元素
• $count<0$：从后往前删除count个值为element元素
• $count=0$：删除所有值为element的元素

区分获取和删除元素的区别：

• lindex能获取元素的值，lrem也能获取被删除元素的值

LINSERT

在特定位置插⼊元素

语法：LINSERT key <BEFORE | AFTER> pivot element 

返回值：插⼊后的list⻓度 时间复杂度：O(N)

• before：在element前面插入
• after：在element后面插入

注意：如果要插入的列表当中，存在多个基准值，此时会根据基准值找到对应的位置 => 从左往右找，找到第一个符合基准值的位置，然后对应的在它前面/后面插入元素

---

LTRIM

只保存$[start,stop]$之间的元素，区间之外的两边元素被删除

语法：LTRIM key start stop 

---

LSET

根据下标修改元素，下标从0开始，可以是负数。

语法：LSET key index element

注意：如果index下标越界，那么会报错

LLEN

获取list⻓度

语法：LLEN key 

返回值：list的⻓度 时间复杂度：O(1)

---

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，不同之处如下：

• 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
• 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

---

BLPOP

语法：BLPOP key [key ...] timeout 

返回值：取出的元素或者超时返回nil 时间复杂度：O(1)

返回的结果是一个二元组：告诉我们当前数据来自哪个key，告诉我们取到的数据是什么

---

BRPOP

语法：BRPOP key [key ...] timeout 

返回值：取出的元素或者nil 时间复杂度：O(1)

---

注意：blpop和brpop都可以同时去尝试获取多个key的列表的元素，如果等待的其中一个list当中有元素，那么立马取出元素返回，不会阻塞

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

---

命令总结

---

内部编码

列表类型的内部编码有3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==>将数据按照更紧凑的压缩形式进行表示，但是当元素个数多了，操作起来效率会降低
• 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

quicklist：相当于是链表和压缩列表的结合，整体还是一个链表，但是链表的每个节点是一个压缩列表，每个压缩列表都不让它太大，同时把多个压缩列表通过链式结构连接起来

测试内部编码

1）当元素个数较少且没有⼤元素时，内部编码为ziplist：

2）当元素个数超过512时，内部编码为linkedlist：

3）当某个元素的⻓度超过64字节时，内部编码为linkedlist：

---

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

brpop：阻塞操作，当列表为空的时候，会阻塞等待，直到其它客户端push了元素，谁先执行这个brpop命令，谁就可以拿到这个新来的元素，可以构成一个"轮询式"获得元素的效果。每个获取到元素的消费者都需要重新执行brpop

分频道的消息队列

Redis使⽤lpush+brpop命令，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

比如：一个通道用于传输短视频数据，一个通道用于传输弹幕，一个通道用于传输点赞，转发，收藏数据，一个通道用于传输评论数据

搞成多个频道，就可以在某种数据发生问题的时候，不会对其他数据造成影响（解耦合）

模拟栈和队列

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