一、概述:
在Redis中,List類型是按照插入順序排序的字元串連結清單。和資料結構中的普通連結清單一樣,我們可以在其頭部(left)和尾部(right)添加新的元素。在插入時,如果該鍵并不存在,Redis将為該鍵建立一個新的連結清單。與此相反,如果連結清單中所有的元素均被移除,那麼該鍵也将會被從資料庫中删除。List中可以包含的最大元素數量是4294967295。
從元素插入和删除的效率視角來看,如果我們是在連結清單的兩頭插入或删除元素,這将會是非常高效的操作,即使連結清單中已經存儲了百萬條記錄,該操作也可以在常量時間内完成。然而需要說明的是,如果元素插入或删除操作是作用于連結清單中間,那将會是非常低效的。相信對于有良好資料結構基礎的開發者而言,這一點并不難了解。
二、相關指令清單:
指令原型 | 時間複雜度 | 指令描述 | 傳回值 |
LPUSHkey value [value ...] | O(1) | 在指定Key所關聯的List Value的頭部插入參數中給出的所有Values。如果該Key不存在,該指令将在插入之前建立一個與該Key關聯的空連結清單,之後再将資料從連結清單的頭部插入。如果該鍵的Value不是連結清單類型,該指令将傳回相關的錯誤資訊。 | 插入後連結清單中元素的數量。 |
LPUSHX key value | O(1) | 僅有當參數中指定的Key存在時,該指令才會在其所關聯的List Value的頭部插入參數中給出的Value,否則将不會有任何操作發生。 | 插入後連結清單中元素的數量。 |
LRANGE key start stop | O(S+N) | 時間複雜度中的S為start參數表示的偏移量,N表示元素的數量。該指令的參數start和end都是0-based。即0表示連結清單頭部(leftmost)的第一個元素。其中start的值也可以為負值,-1将表示連結清單中的最後一個元素,即尾部元素,-2表示倒數第二個并以此類推。該指令在擷取元素時,start和end位置上的元素也會被取出。如果start的值大于連結清單中元素的數量,空連結清單将會被傳回。如果end的值大于元素的數量,該指令則擷取從start(包括start)開始,連結清單中剩餘的所有元素。 | 傳回指定範圍内元素的清單。 |
LPOPkey | O(1) | 傳回并彈出指定Key關聯的連結清單中的第一個元素,即頭部元素,。如果該Key不存,傳回nil。 | 連結清單頭部的元素。 |
LLENkey | O(1) | 傳回指定Key關聯的連結清單中元素的數量,如果該Key不存在,則傳回0。如果與該Key關聯的Value的類型不是連結清單,則傳回相關的錯誤資訊。 | 連結清單中元素的數量。 |
LREMkey count value | O(N) | 時間複雜度中N表示連結清單中元素的數量。在指定Key關聯的連結清單中,删除前count個值等于value的元素。如果count大于0,從頭向尾周遊并删除,如果count小于0,則從尾向頭周遊并删除。如果count等于0,則删除連結清單中所有等于value的元素。如果指定的Key不存在,則直接傳回0。 | 傳回被删除的元素數量。 |
LSETkey index value | O(N) | 時間複雜度中N表示連結清單中元素的數量。但是設定頭部或尾部的元素時,其時間複雜度為O(1)。設定連結清單中指定位置的值為新值,其中0表示第一個元素,即頭部元素,-1表示尾部元素。如果索引值Index超出了連結清單中元素的數量範圍,該指令将傳回相關的錯誤資訊。 | |
LINDEX key index | O(N) | 時間複雜度中N表示在找到該元素時需要周遊的元素數量。對于頭部或尾部元素,其時間複雜度為O(1)。該指令将傳回連結清單中指定位置(index)的元素,index是0-based,表示頭部元素,如果index為-1,表示尾部元素。如果與該Key關聯的不是連結清單,該指令将傳回相關的錯誤資訊。 | 傳回請求的元素,如果index超出範圍,則傳回nil。 |
LTRIMkey start stop | O(N) | N表示被删除的元素數量。該指令将僅保留指定範圍内的元素,進而保證連結中的元素數量相對恒定。start和stop參數都是0-based,0表示頭部元素。和其他指令一樣,start和stop也可以為負值,-1表示尾部元素。如果start大于連結清單的尾部,或start大于stop,該指令不錯報錯,而是傳回一個空的連結清單,與此同時該Key也将被删除。如果stop大于元素的數量,則保留從start開始剩餘的所有元素。 | |
LINSERT key BEFORE|AFTER pivot value | O(N) | 時間複雜度中N表示在找到該元素pivot之前需要周遊的元素數量。這樣意味着如果pivot位于連結清單的頭部或尾部時,該指令的時間複雜度為O(1)。該指令的功能是在pivot元素的前面或後面插入參數中的元素value。如果Key不存在,該指令将不執行任何操作。如果與Key關聯的Value類型不是連結清單,相關的錯誤資訊将被傳回。 | 成功插入後連結清單中元素的數量,如果沒有找到pivot,傳回-1,如果key不存在,傳回0。 |
RPUSH key value [value ...] | O(1) | 在指定Key所關聯的List Value的尾部插入參數中給出的所有Values。如果該Key不存在,該指令将在插入之前建立一個與該Key關聯的空連結清單,之後再将資料從連結清單的尾部插入。如果該鍵的Value不是連結清單類型,該指令将傳回相關的錯誤資訊。 | 插入後連結清單中元素的數量。 |
RPUSHX key value | O(1) | 僅有當參數中指定的Key存在時,該指令才會在其所關聯的List Value的尾部插入參數中給出的Value,否則将不會有任何操作發生。 | 插入後連結清單中元素的數量。 |
RPOPkey | O(1) | 傳回并彈出指定Key關聯的連結清單中的最後一個元素,即尾部元素,。如果該Key不存,傳回nil。 | 連結清單尾部的元素。 |
RPOPLPUSHsource destination | O(1) | 原子性的從與source鍵關聯的連結清單尾部彈出一個元素,同時再将彈出的元素插入到與destination鍵關聯的連結清單的頭部。如果source鍵不存在,該指令将傳回nil,同時不再做任何其它的操作了。如果source和destination是同一個鍵,則相當于原子性的将其關聯連結清單中的尾部元素移到該連結清單的頭部。 | 傳回彈出和插入的元素。 |
三、指令示例:
1. LPUSH/LPUSHX/LRANGE:
/> redis-cli #在Shell提示符下啟動redis用戶端工具。
redis 127.0.0.1:6379> del mykey
(integer) 1
#mykey鍵并不存在,該指令會建立該鍵及與其關聯的List,之後在将參數中的values從左到右依次插入。
redis 127.0.0.1:6379> lpush mykey a b c d
(integer) 4
#取從位置0開始到位置2結束的3個元素。
redis 127.0.0.1:6379> lrange mykey 0 2
1) "d"
2) "c"
3) "b"
#取連結清單中的全部元素,其中0表示第一個元素,-1表示最後一個元素。
redis 127.0.0.1:6379> lrange mykey 0 -1
1) "d"
2) "c"
3) "b"
4) "a"
#mykey2鍵此時并不存在,是以該指令将不會進行任何操作,其傳回值為0。
redis 127.0.0.1:6379> lpushx mykey2 e
(integer) 0
#可以看到mykey2沒有關聯任何List Value。
redis 127.0.0.1:6379> lrange mykey2 0 -1
(empty list or set)
#mykey鍵此時已經存在,是以該指令插入成功,并傳回連結清單中目前元素的數量。
redis 127.0.0.1:6379> lpushx mykey e
(integer) 5
#擷取該鍵的List Value的頭部元素。
redis 127.0.0.1:6379> lrange mykey 0 0
1) "e"
2. LPOP/LLEN:
redis 127.0.0.1:6379> lpush mykey a b c d
(integer) 4
redis 127.0.0.1:6379> lpop mykey
"d"
redis 127.0.0.1:6379> lpop mykey
"c"
#在執行lpop指令兩次後,連結清單頭部的兩個元素已經被彈出,此時連結清單中元素的數量是2
redis 127.0.0.1:6379> llen mykey
(integer) 2
3. LREM/LSET/LINDEX/LTRIM:
#為後面的示例準備測試資料。
redis 127.0.0.1:6379> lpush mykey a b c d a c
(integer) 6
#從頭部(left)向尾部(right)變量連結清單,删除2個值等于a的元素,傳回值為實際删除的數量。
redis 127.0.0.1:6379> lrem mykey 2 a
(integer) 2
#看出删除後連結清單中的全部元素。
redis 127.0.0.1:6379> lrange mykey 0 -1
1) "c"
2) "d"
3) "c"
4) "b"
#擷取索引值為1(頭部的第二個元素)的元素值。
redis 127.0.0.1:6379> lindex mykey 1
"d"
#将索引值為1(頭部的第二個元素)的元素值設定為新值e。
redis 127.0.0.1:6379> lset mykey 1 e
OK
#檢視是否設定成功。
redis 127.0.0.1:6379> lindex mykey 1
"e"
#索引值6超過了連結清單中元素的數量,該指令傳回nil。
redis 127.0.0.1:6379> lindex mykey 6
(nil)
#設定的索引值6超過了連結清單中元素的數量,設定失敗,該指令傳回錯誤資訊。
redis 127.0.0.1:6379> lset mykey 6 hh
(error) ERR index out of range
#僅保留索引值0到2之間的3個元素,注意第0個和第2個元素均被保留。
redis 127.0.0.1:6379> ltrim mykey 0 2
OK
#檢視trim後的結果。
redis 127.0.0.1:6379> lrange mykey 0 -1
1) "c"
2) "e"
3) "c"
4. LINSERT:
#删除該鍵便于後面的測試。
redis 127.0.0.1:6379> del mykey
(integer) 1
#為後面的示例準備測試資料。
redis 127.0.0.1:6379> lpush mykey a b c d e
(integer) 5
#在a的前面插入新元素a1。
redis 127.0.0.1:6379> linsert mykey before a a1
(integer) 6
#檢視是否插入成功,從結果看已經插入。注意lindex的index值是0-based。
redis 127.0.0.1:6379> lindex mykey 0
"e"
#在e的後面插入新元素e2,從傳回結果看已經插入成功。
redis 127.0.0.1:6379> linsert mykey after e e2
(integer) 7
#再次檢視是否插入成功。
redis 127.0.0.1:6379> lindex mykey 1
"e2"
#在不存在的元素之前或之後插入新元素,該指令操作失敗,并傳回-1。
redis 127.0.0.1:6379> linsert mykey after k a
(integer) -1
#為不存在的Key插入新元素,該指令操作失敗,傳回0。
redis 127.0.0.1:6379> linsert mykey1 after a a2
(integer) 0
5. RPUSH/RPUSHX/RPOP/RPOPLPUSH:
#删除該鍵,以便于後面的測試。
redis 127.0.0.1:6379> del mykey
(integer) 1
#從連結清單的尾部插入參數中給出的values,插入順序是從左到右依次插入。
redis 127.0.0.1:6379> rpush mykey a b c d
(integer) 4
#通過lrange的可以獲悉rpush在插入多值時的插入順序。
redis 127.0.0.1:6379> lrange mykey 0 -1
1) "a"
2) "b"
3) "c"
4) "d"
#該鍵已經存在并且包含4個元素,rpushx指令将執行成功,并将元素e插入到連結清單的尾部。
redis 127.0.0.1:6379> rpushx mykey e
(integer) 5
#通過lindex指令可以看出之前的rpushx指令确實執行成功,因為索引值為4的元素已經是新元素了。
redis 127.0.0.1:6379> lindex mykey 4
"e"
#由于mykey2鍵并不存在,是以該指令不會插入資料,其傳回值為0。
redis 127.0.0.1:6379> rpushx mykey2 e
(integer) 0
#在執行rpoplpush指令前,先看一下mykey中連結清單的元素有哪些,注意他們的位置關系。
redis 127.0.0.1:6379> lrange mykey 0 -1
1) "a"
2) "b"
3) "c"
4) "d"
5) "e"
#将mykey的尾部元素e彈出,同時再插入到mykey2的頭部(原子性的完成這兩步操作)。
redis 127.0.0.1:6379> rpoplpush mykey mykey2
"e"
#通過lrange指令檢視mykey在彈出尾部元素後的結果。
redis 127.0.0.1:6379> lrange mykey 0 -1
1) "a"
2) "b"
3) "c"
4) "d"
#通過lrange指令檢視mykey2在插入元素後的結果。
redis 127.0.0.1:6379> lrange mykey2 0 -1
1) "e"
#将source和destination設為同一鍵,将mykey中的尾部元素移到其頭部。
redis 127.0.0.1:6379> rpoplpush mykey mykey
"d"
#檢視移動結果。
redis 127.0.0.1:6379> lrange mykey 0 -1
1) "d"
2) "a"
3) "b"
4) "c"
四、連結清單結構的小技巧:
針對連結清單結構的Value,Redis在其官方文檔中給出了一些實用技巧,如RPOPLPUSH指令,下面給出具體的解釋。
Redis連結清單經常會被用于消息隊列的服務,以完成多程式之間的消息交換。假設一個應用程式正在執行LPUSH操作向連結清單中添加新的元素,我們通常将這樣的程式稱之為"生産者(Producer)",而另外一個應用程式正在執行RPOP操作從連結清單中取出元素,我們稱這樣的程式為"消費者(Consumer)"。如果此時,消費者程式在取出消息元素後立刻崩潰,由于該消息已經被取出且沒有被正常處理,那麼我們就可以認為該消息已經丢失,由此可能會導緻業務資料丢失,或業務狀态的不一緻等現象的發生。然而通過使用RPOPLPUSH指令,消費者程式在從主消息隊列中取出消息之後再将其插入到備份隊列中,直到消費者程式完成正常的處理邏輯後再将該消息從備份隊列中删除。同時我們還可以提供一個守護程序,當發現備份隊列中的消息過期時,可以重新将其再放回到主消息隊列中,以便其它的消費者程式繼續處理。