Redis开发与运维读书笔记-第二章-List数据类型介绍(四)

三.列表(LIST)数据类型

列表（list）类型用来存储多个有序的字符串,一个列表最多可以存储个元素。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角色，在实际开发上有很多应用场景。
列表类型有两个特点：第一、列表中的元素是有序的，这就意味着可以 通过索引下标获取某个元素或者某个范围内的元素列表;第二、列表中的元素可以是重复的.

(一)相关命令

列表的操作类型分为以下几种:

操作类型	操作
添加	rpush,lpush,linsert
查	lrange,lindex,llen
删除	lpop,rpop,lrem,ltrim
修改	lset
阻塞操作	blpop,brpop

1.添加操作

（1）从右边插入元素(rpush key value [value ...])
下面代码从右向左插入元素c、b、a

127.0.0. 1:6379> rpush listkey c b a 
(integer) 3

lrange0-1命令可以从左到右获取列表的所有元素：

127.0.0.1:6379> lrange listkey 0 -1 
1) "c" 
2) "b" 
3) "a"

（2）从左边插入元素(lpush key value [value ...])

使用方法和rpush相同，只不过从左侧插入

（3）向某个元素前或者后插入元素(linsert key before|after pivot value)
linsert命令会从列表中找到等于pivot的元素，在其前（before）或者后 （after）插入一个新的元素value，例如下面操作会在列表的元素b前插入 java：

127.0.0.1:6379> linsert listkey before b java 
(integer) 4

返回结果为4，代表当前元素的个数，当前列表变为:

127.0.0.1:6379> lrange listkey 0 -1 
1) "c" 
2) "java" 
3) "b" 
4) "a"

2.查找
（1）获取指定范围内的元素列表(lrange key start end)

lrange操作会获取列表指定索引范围所有的元素。索引下标有两个特点：第一，索引下标从左到右分别是0到N-1，但是从右到左分别是-1到-N。 第二，lrange中的end选项包含了自身，这个和很多编程语言不包含end不太 相同，例如想获取列表的第2到第4个元素，可以执行如下操作:

127.0.0.1:6379> lrange listkey 1 3 
1) "java" 
2) "b" 
3) "a"

（2）获取列表指定索引下标的元素(lindex key index)

例如当前列表最后一个元素为a：

127.0.0.1:6379> lindex listkey -1 
"a"

（3）获取列表长度(llen key)

例如，下面示例当前列表长度为4:

127.0.0.1:6379> llen listkey 
(integer) 4

3.删除
（1）从列表左侧弹出元素(lpop key)

如下操作将列表最左侧的元素c会被弹出，弹出后列表变为java、b、a：

127.0.0.1:6379>lpop listkey "c" 
127.0.0.1:6379> lrange listkey 0 -1 
1) "java" 
2) "b" 
3) "a"

（2）从列表右侧弹出(rpop key)

它的使用方法和lpop是一样的，只不过从列表右侧弹出

（3）删除指定元素(lrem key count value)

lrem命令会从列表中找到等于value的元素进行删除，根据count的不同
分为三种情况：
·count>0，从左到右，删除最多count个元素。
·count<0，从右到左，删除最多count绝对值个元素。
·count=0，删除所有。
例如向列表从左向右插入5个a，那么当前列表变为“a a a a a java b a”， 下面操作将从列表左边开始删除4个为a的元素:

127.0.0.1:6379> lrem listkey 4 a 
(integer) 4 
127.0.0.1:6379> lrange listkey 0 -1 
1) "a" 
2) "java" 
3) "b" 
4) "a"

（4）按照索引范围修剪列表(ltrim key start end)
例如，下面操作会只保留列表listkey第2个到第4个元素：

127.0.0.1:6379> ltrim listkey 1 3 OK 
127.0.0.1:6379> lrange listkey 0 -1 
1) "java" 
2) "b" 
3) "a"

4.修改
修改指定索引下标的元素(lset key index newValue)
下面操作会将列表listkey中的第3个元素设置为python：

127.0.0.1:6379> lset listkey 2 python 
OK 
127.0.0.1:6379> lrange listkey 0 -1 
1) "java" 
2) "b" 
3) "python"

5.阻塞操作
阻塞式弹出如下:blpop key [key ...] timeout | brpop key [key ...] timeout

blpop和brpop是lpop和rpop的阻塞版本，它们除了弹出方向不同，使用 方法基本相同，所以下面以brpop命令进行说明，brpop命令包含两个参数：
·key[key...]：多个列表的键。
·timeout：阻塞时间（单位：秒）。
1）列表为空：如果timeout=3，那么客户端要等到3秒后返回，如果 timeout=0，那么客户端一直阻塞等下去：

127.0.0.1:6379> brpop list:test 3 
(nil) 
(3.10s) 
127.0.0.1:6379> brpop list:test 0 
...阻塞...

如果此期间添加了数据element1，客户端立即返回:

127.0.0.1:6379> brpop list:test 3 
1) "list:test" 
2) "element1" 
(2.06s)

2）列表不为空：客户端会立即返回

127.0.0.1:6379> brpop list:test 0 
1) "list:test" 
2) "element1"

在使用brpop时，有两点需要注意。
第一点，如果是多个键，那么brpop会从左至右遍历键，一旦有一个键能弹出元素，客户端立即返回：

127.0.0.1:6379> brpop list:1 list:2 list:3 0 
..阻塞..

此时另一个客户端分别向list：2和list：3插入元素：

client-lpush> lpush list:2 element2 
(integer) 1 
client-lpush> lpush list:3 element3 
(integer) 1

客户端会立即返回list：2中的element2，因为list：2最先有可以弹出的元素：

127.0.0.1:6379> brpop list:1 list:2 list:3 0 
1) "list:2" 
2) "element2_1"

第二点，如果多个客户端对同一个键执行brpop，那么最先执行brpop命令的客户端可以获取到弹出的值。
客户端1:

client-1> brpop list:test 0 
...阻塞...

客户端2：

client-2> brpop list:test 0 
...阻塞...

客户端3： 

client-3> brpop list:test 0 
...阻塞...

此时另一个客户端lpush一个元素到list：test列表中：

client-lpush> lpush list:test element 
(integer) 1

那么客户端1最会获取到元素，因为客户端1最先执行brpop，而客户端2 和客户端3继续阻塞：

client> brpop list:test 0 
1) "list:test" 
2) "element"

(二) 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值都小于list-max-ziplist-value配置时 （默认64字节），Redis会选用ziplist来作为列表的内部实现来减少内存的使
用。
·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。
下面的示例演示了列表类型的内部编码，以及相应的变化。
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 
(integer) 3 
127.0.0.1:6379> object encoding listkey 
"ziplist

2）当元素个数超过512个，内部编码变为linkedlist：

127.0.0.1:6379> rpush listkey e4 e5 ...忽略... e512 e513 
(integer) 513 
127.0.0.1:6379> object encoding listkey 
"linkedlist"

3）或者当某个元素超过64字节，内部编码也会变为linkedlist：

127.0.0.1:6379> rpush listkey "one string is bigger than 64 byte...............    ................." 
(integer) 4 
127.0.0.1:6379> object encoding listkey 
"linkedlist"

Redis3.2版本提供了quicklist内部编码，简单地说它是以一个ziplist为节 点的linkedlist，它结合了ziplist和linkedlist两者的优势，为列表类型提供了一 种更为优秀的内部编码实现，它的设计原理可以参考Redis的另一个作者 Matt Stancliff的博客：https://matt.sh/redis-quicklist

(三)使用场景

1.消息队列
如下图所示，Redis的lpush+brpop命令组合即可实现阻塞队列，生产者客户端使用lrpush从列表左侧插入元素，多个消费者客户端使用brpop命令 阻塞式的“抢”列表尾部的元素，多个客户端保证了消费的负载均衡和高可用性。

2.文章列表
每个用户有属于自己的文章列表，现需要分页展示文章列表。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）每篇文章使用哈希结构存储，例如每篇文章有3个属性title、 timestamp、content：

hmset acticle:1 title xx timestamp 1476536196 content xxxx 
...
hmset acticle:k title yy timestamp 1476512536 content yyyy 
...

2）向用户文章列表添加文章，user：{id}：articles作为用户文章列表的键：

lpush user:1:acticles article:1 article3 
... 
lpush user:k:acticles article:5 
...

3）分页获取用户文章列表，例如下面伪代码获取用户id=1的前10篇文章：

articles = lrange user:1:articles 0 9 
for article in {articles}    
hgetall {article}

使用列表类型保存和获取文章列表会存在两个问题。第一，如果每次分页获取的文章个数较多，需要执行多次hgetall操作，此时可以考虑使用 Pipeline（后面介绍）批量获取，或者考虑将文章数据序列化为字符串类型，使用mget批量获取。第二，分页获取文章列表时，lrange命令在列表两端性能较好，但是如果列表较大，获取列表中间范围的元素性能会变差，此 时可以考虑将列表做二级拆分，或者使用Redis3.2的quicklist内部编码实现， 它结合ziplist和linkedlist的特点，获取列表中间范围的元素时也可以高效完成。
小结:

lpush：从头部加入元素（栈，先进后出）
rpush：从尾部加入元素（队列，先进先出）
linsert：插入元素 
lrange:获取指定索引内的所有元素
lset：将指定下标的元素替换掉
lrem：删除元素，移除n个，返回删除的个数n
ltrim：保留指定key的值范围内的数据
lpop：从list的头部删除元素，并返回删除元素。
rpop：从list的尾部删除元素，并返回删除元素
rpoplpush list1 list2：从list1尾部删除元素，并将被移除的元素添加到list2的头部，返回被移除的元素，可以实现MQ
llen：返回元素个数
lindex：返回名称为key的list中index位置的元素

·lpush+lpop=Stack（栈）
·lpush+rpop=Queue（队列）
·lpsh+ltrim=Capped Collection（有限集合）
·lpush+brpop=Message Queue（消息队列）