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Redis开发与运维读书笔记-第二章-List数据类型介绍(四)

程序员文章站 2024-02-28 13:30:10
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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Redis开发与运维读书笔记-第二章-List数据类型介绍(四)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
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。

Redis开发与运维读书笔记-第二章-List数据类型介绍(四)

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)