Redis数据类型之-list(列表)

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)

其中list、set、hash、zset这四种数据结构是容器型数据结构,它们共享下面两条通用规则:

create if not exists:容器不存在则创建

drop if no elements:如果容器中没有元素,则立即删除容器,释放内存

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)。

list结构简图.png

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:

list用于异步队列示意图.png

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

1127.0.0.1:6379> rpush code java c python    # 向列表中添加元素

2(integer) 3

3127.0.0.1:6379> llen code    # 获取列表长度

4(integer) 3

5127.0.0.1:6379> lpop code # 弹出最先添加的元素

6"java"

7127.0.0.1:6379> lpop code

8"c"

9127.0.0.1:6379> lpop code

10"python"

11127.0.0.1:6379> llen code

12(integer) 0

13127.0.0.1:6379> lpop code

14(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

1127.0.0.1:6379> rpush code java c python

2(integer) 3

3127.0.0.1:6379> rpop code            # 弹出最后添加的元素

4"python"

5127.0.0.1:6379> rpop code

6"c"

7127.0.0.1:6379> rpop code

8"java"

9127.0.0.1:6379> rpop code

10(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

1127.0.0.1:6379> rpush code java c python

2(integer) 3

3127.0.0.1:6379> lindex code 0        # 获取索引为0的数据

4"java"

5127.0.0.1:6379> lindex code 1   # 获取索引为1的数据

6"c"

7127.0.0.1:6379> lindex code 2        # 获取索引为2的数据

8"python"

9127.0.0.1:6379> lrange code 0 -1    # 获取全部 0 到倒数第一个数据  == 获取全部数据

101) "java"

112) "c"

123) "python"

13127.0.0.1:6379> ltrim code 0 -1    # 截取并保理 0 到 -1 的数据 == 保理全部

14OK

15127.0.0.1:6379> lrange code 0 -1

161) "java"

172) "c"

183) "python"

19127.0.0.1:6379> 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

20OK

21127.0.0.1:6379> lrange code 0 -1

221) "c"

232) "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。

常见链表结构.png

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。

ziplist内存示意图.png

4.3 quicklist示意图

quicklist是由多个ziplist组成的双向链表。

quicklist示意图.png
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