Redis存储⑤Redis五大数据类型之 List 和 Set。

[1. List 列表](#1. List 列表)

[1.1 List 列表常见命令](#1.1 List 列表常见命令)

[1.2 阻塞版本命令](#1.2 阻塞版本命令)

[1.3 List命令总结和内部编码](#1.3 List命令总结和内部编码)

[1.4 List典型使用场景](#1.4 List典型使用场景)

[1.4.1 消息队列](#1.4.1 消息队列)

[1.4.2 分频道的消息队列](#1.4.2 分频道的消息队列)

[1.4.3 微博 Timeline](#1.4.3 微博 Timeline)

[2. Set 集合](#2. Set 集合)

[2.1 Set 集合常见命令](#2.1 Set 集合常见命令)

[2.2 Set 集合间命令](#2.2 Set 集合间命令)

[2.3 Set命令小结和内部编码](#2.3 Set命令小结和内部编码)

[2.4 Set集合使用场景](#2.4 Set集合使用场景)

本篇完。

1. List 列表

列表两端插入和弹出操作：

列表类型是用来存储多个有序的字符串，如上图所示，a、b、c、d、e 五个元素从左到右组成了一个有序的列表，列表中的每个字符串称为元素（element），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，如下图所示。

列表的获取、删除等操作：

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。

列表类型的特点：

列表中的元素是有序的（指的是顺序很关键，不是指升序 / 降序），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，例如要获取上图中的第 5 个元素，可以执行 lindex user:1:messages 4 或者倒数第 1 个元素，lindex user:1:messages -1 就可以得到元素 e。
区分获取和删除的区别，例如上图中的 lrem 1 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长度从 5 变成 4；但是执行 lindex 4 只会获取元素，但列表长度是不会变化的。
**列表中的元素是允许重复的，**例如下图中的列表中是包含了两个 a 元素的。

列表中允许有重复元素：

1.1 List 列表常见命令

lpush

将一个或者多个元素从左侧放入（头插）到 list 中。

**语法：**lpush key element [element ...]

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**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。

**返回值：**插入后 list 的长度。

示例：

前面的序号时专门给结果集使用的序号，和 list 下标无关。

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。

lpushx 指的是：left push exists

**语法：**lpushx key element [element ...]

**命令有效版本：**2.0.0 之后

**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。

**返回值：**插入后 list 的长度。

示例：

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 ...]

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**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。

**返回值：**插入后 list 的长度。

示例：

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 ...]

**命令有效版本：**2.0.0 之后

**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。

**返回值：**插入后 list 的长度。

示例：

lrange

获取从 start 到 end 区间的所有元素，左闭右闭（闭区间），下标支持负数。

lrange 指的是：list range

**语法：**LRANGE key start stop

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(N)

**返回值：**指定区间的元素。

示例：

Redis 的做法是直接尽可能的获取到给定区间范围内的元素，如果给定区间非法，比如超出下标，就会尽可能的获取对应的内容。

lpop

从 list 左侧取出元素（即头删）。

**语法：**lpop key

Redis 5 版本中在这后面是没有 [count] 参数的，从 Redis 6.2 版本开始，新增了一个 count 参数，用来描述此次要删除几个元素。

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(1)

**返回值：**取出的元素或者 nil。

示例：

rpop

从 list 右侧取出元素（即尾删）。

**语法：**rpop key

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(1)

**返回值：**取出的元素或者 nil。

示例：

搭配使用 rpush 和 lpop 就相当于队列。
搭配使用 rpush 和 rpop 就相当于栈。

lindex

获取从左数第 index 位置的元素。

lindex 指的是：list index

**语法：**lindex key index

**命令有效版本：**1.0.0 之后

时间复杂度：O(N)

**返回值：**取出的元素或者 nil。

示例：

linsert

在特定位置插入元素。

**语法：**linsert key <before | after> pivot element

**命令有效版本：**2.2.0 之后

**时间复杂度：**O(N)，N 表示列表长度。

**返回值：**插入后的 list 长度。

示例：

insert 进行插入时，要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即可。如有两个4：

llen

获取 list 长度。

**语法：**llen key

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(1)

**返回值：**list 的长度。

示例：

lrem

根据参数 count 的值，移除列表中与参数 element 相等的元素。

count > 0 : 从表头开始向表尾搜索，移除与 element 相等的元素，数量为 count。
count < 0 : 从表尾开始向表头搜索，移除与 element 相等的元素，数量为 count的绝对值。
count = 0 : 移除表中所有与 element 相等的值。

**语法：**lrem key count element

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(N)

**返回值：**被移除元素的数量。列表不存在时返回 0 。

示例：

ltrim

Redis 的 Ltrim 对一个列表进行修剪（trim），也就是说，让列表只保留 start 和 stop 区间内（闭区间）的元素，不在区间之内的元素都将被直接删除。

**语法：**ltrim key start stop

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(N)

**返回值：**命令执行成功时，返回 OK。

示例：

lset

通过索引来设置元素的值。当索引参数超出范围，或对一个空列表进行 LSET 时，返回一个错误。

**语法：**lset key index element

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(N)

**返回值：**操作成功返回 OK，否则返回错误信息。

示例：

lindex 可以很好的处理下标越界的情况，直接返回 nil。
lset 则会报错，不会像 js 一样，直接在 10 这个下标搞出一个元素。

1.2 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，除了：

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，非阻塞版本会直接返回 nil，但阻塞版本会根据 timeout 阻塞⼀段时间（使用 blpop 和 brpop 时，这里是可以显示设置阻塞时间的，不一定是无休止的等待），期间 Redis 可以执行其他命令（此处的 blpop 和 brpop 看起来好像耗时很长，但实际上并不会对 Redis 服务器产生负面影响），但要求执行该命令的客户端会表现为阻塞状态（如下图所示）。
命令中如果设置了多个键（key），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。
如果多个客户端同时多一个键执行 pop，则最先执行命令的客户端会得到弹出的元素。

阻塞版本的 blpop 和非阻塞版本 lpop 的区别：

blpop

lpop 的阻塞版本。

**语法：**blpop key [key ...] timeout

此处还可以指定超时时间，单位是秒（Redis 6 中，超时时间允许设定成小数，Redis 5 得是整数）。

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(1)

**返回值：**取出的元素或者 nil。

示例：

brpop

rpop 的阻塞版本。

效果和 brpop 类似，只不过这里是头删。

**语法：**brpop key [key ...] timeout

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(1)

**返回值：**取出的元素或者 nil。

blpop 和 brpop 这两个阻塞命令的用途主要就是用来作为 "消息队列"。虽然这两个命令可以在一定程度上满足 "消息队列" 这样的需求，但整体来说，功能还是比较有限。

1.3 List命令总结和内部编码

下表是List命令的作用和时间复杂度：

内部编码

列表类型的内部编码有两种（旧版本，现在已经不再使用，了解即可）：

**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长度都小于 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。
**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。

现在采用的内部编码都是 quicklist。quicklist 相当于是链表和压缩列表的结合，整体还是一个链表，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，同时再把多个压缩列表通过链式结构连起来。

1.4 List典型使用场景

1.4.1 消息队列

如下图所示，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，生产者客户端使用 lpush 从列表左侧插入元素，多个消费者客户端使用 brpop 命令阻塞式地从队列中 "争抢" 队首元素。通过多个客户端来保证消费的负载均衡和高可用性。

阻塞消息队列模型：

brpop 是阻塞操作，当列表为空时，brpop 就会阻塞等待，一直等到其他客户端 push 了元素为止。当新元素到达之后，首先是第一个消费者拿到元素（按照执行 brpop 命令的先后顺序来决定是谁获取到）。第一个消费者拿到元素之后，也就从 brpop 中返回了（相当于这个命令执行完了）。如果第一个消费者还想继续消费，就需要重新执行 brpop，排在最后。此时，再来一个新的元素过来，就是第二个消费者拿到该元素，以此类推。

1.4.2 分频道的消息队列

如下图所示，Redis 同样使用 lpush + brpop 命令，但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。

Redis 分频道阻塞消息队列模型：

多个列表（channel）/ 频道（topic），这种场景很常见，日常使用的一些程序，比如抖音。有一个通道用来传输短视频数据，还可以有一个通道来传输弹幕，一个通道来传输点赞、转发、收藏数据，一个通道来传输评论数据......弄成多个频道就可以在某种数据发生问题时，不会对其他数据造成影响（解耦合）。

1.4.3 微博 Timeline

每个用户都有属于自己的 Timeline（微博列表），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. 每篇微博使用哈希结构存储，例如微博中 3 个属性：title、timestamp、content

java 复制代码

hmset mblog:1 title xx timestamp 1476536196 content xxxxx
...
hmset mblog:n title xx timestamp 1476536196 content xxxxx

2. 向用户 Timeline 添加微博，user:<uid>:mblogs 作为微博的键

java 复制代码

lpush user:1:mblogs mblog:1 mblog:3
...
lpush user:k:mblogs mblog:9

3. 分页获取用户的 Timeline，例如获取用户 1 的前 10 篇微博

java 复制代码

keylist = lrange user:1:mblogs 0 9
for key in keylist {
    hgetall key
}

此方案在实际中可能存在两个问题：

1 + n 问题。即如果每次分页获取的微博个数较多（不确定当前一页中有多少数据，可能会导致下面的循环次数很多），需要执行多次 hgetall 操作，此时可以考虑使用 pipeline（流水线 / 管道）模式批量提交命令，或者微博不采用哈希类型，而是使用序列化的字符串类型，使用 mget 获取。虽然这里是多个 Redis 命令，但是把这些命令合并成一个网络请求进行通信，这样就大大降低了客户端和服务器之间的交互次数了。

分裂获取文章时，lrange 在列表两端表现较好，获取列表中间的元素表现较差，此时可以考虑将列表做拆分。

选择列表类型时，请参考：

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。

2. Set 集合

集合类型也是保存多个字符串类型的元素的（可以使用 json 格式让 string 也能存储结构化数据），但和列表类型不同的是，集合中：

元素之间是无序的。（此处的 "无序" 是和 list 的有序相对应的）
元素不允许重复，如下图所示。

集合类型：

一个集合中最多可以存储个元素。Redis 除了支持集合内的增删查改操作，同时还支持多个集合取交集、并集、差集，合理地使用好集合类型，能在实际开发中解决很多问题。

list：[1, 2, 3] 和 [2, 1, 3] 是两个不同的 list。
set：[1, 2, 3] 和 [2, 1, 3] 是同一个集合。

2.1 Set 集合常见命令

sadd

将一个或者多个元素添加到 set 中。

注意：重复的元素无法添加到 set 中。

**语法：**sadd key member [member ...]

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(1)

**返回值：**本次添加成功的元素个数。

示例：

smembers

获取一个 set 中的所有元素，注意，元素间的顺序是无序的。

**语法：**smembers key

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(N)，N 是集合中的元素个数。

**返回值：**所有元素的列表。

示例：

sismember

判断一个元素在不在 set 中。

**语法：**sismember key member

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(1)

**返回值：**1 表示元素在 set 中。0 表示元素不在 set 中或者 key 不存在。

示例：

scard

获取一个 set 的基数（cardinality），即 set 中的元素个数。

**语法：**scard key

命令有效版本：1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(1)

**返回值：**set 内的元素个数。

spop

从 set 中删除并返回⼀个或者多个元素。

注意：由于 set 内的元素是无序的，所以取出哪个元素实际是未定义行为，即可以看作随机的。

**语法：**spop key [count]

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(N)，N 是 count

**返回值：**取出的元素。

示例：

smove

将一个元素从源 set 取出并放入目标 set 中。

**语法：**smove source destination member

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(1)

**返回值：**1 表示移动成功，0 表示失败。

示例：

针对上述情况，smove 不会视为出错，也会按照删除、插入来执行。

srem

将指定的元素从 set 中删除。

**语法：**srem key member [member ...]

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(N)，N 是要删除的元素个数.

**返回值：**本次操作删除的元素个数。

示例：

2.2 Set 集合间命令

交集（inter）、并集（union）、差集（diff）的概念和数学一样，如下图所示：

集合求交集、并集、差集：

sinter

获取给定 set 的交集中的元素。

**语法：**sinter key [key ...]

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(N * M)，N 是最小的集合元素个数，M 是最大的集合元素个数。

**返回值：**交集的元素。

示例：

sinterstore

获取给定 set 的交集中的元素并保存到目标 set 中。

要想知道交集的内容，直接按照集合的方式访问目标 set 这个 key 即可。

**语法：**sinterstore destination key [key ...]

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(N * M)，N 是最小的集合元素个数，M 是最大的集合元素个数。

**返回值：**交集的元素个数。

示例：

sunion

获取给定 set 的并集中的元素。

**语法：**sunion key [key ...]

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(N)，N 给定的所有集合的总的元素个数。

**返回值：**并集的元素。

示例：

sunionstore

获取给定 set 的并集中的元素并保存到目标 set 中。

**语法：**sunionstore destination key [key ...]

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(N)，N 给定的所有集合的总的元素个数。

**返回值：**并集的元素个数。

示例：

sdiff

获取给定 set 的差集中的元素。

**语法：**sdiff key [key ...]

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(N)，N 给定的所有集合的总的元素个数。

**返回值：**差集的元素。

示例：

sdiffstore

获取给定 set 的差集中的元素并保存到⽬标 set 中。

**语法：**sdiffstore destination key [key ...]

**命令有效版本：**1.0.0 之后

**时间复杂度：**O(N)，N 给定的所有集合的总的元素个数.

**返回值：**差集的元素个数。

示例：

2.3 Set命令小结和内部编码

下表总结了集合类型的常见命令：

Set 集合类型命令：

集合类型的内部编码有两种：

intset（整数集合）：当集合中的元素都是整数并且元素的个数小于 set-max-intset-entries 配置（默认 512 个）时，Redis 会选用 intset 来作为集合的内部实现，从而减少内存的使⽤。
hashtable（哈希表）：当集合类型无法满足 intset 的条件时，Redis 会使用 hashtable 作为集合的内部实现。

1. 当元素个数较少并且都为整数时，内部编码为 intset

2. 当元素个数超过 512 个，内部编码为 hashtable。

3. 当存在元素不是整数时，内部编码为 hashtable。

2.4 Set集合使用场景

场景一：集合类型比较典型的使用场景是标签（tag）。例如 A 用户对娱乐、体育板块比较感兴趣，B 用户对历史、新闻比较感兴趣，这些兴趣点可以被抽象为标签。有了这些数据就可以得到喜欢同一个标签的人，以及用户的共同喜好的标签，这些数据对于增强用户体验和用户黏度都非常有帮助。例如一个电子商务网站会对不同标签的用户做不同的产品推荐。

下面的演示通过集合类型来实现标签的若干功能。

1. 给用户添加标签：

java 复制代码

sadd user:1:tags tag1 tag2 tag5
sadd user:2:tags tag2 tag3 tag5
...
sadd user:k:tags tag1 tag2 tag4

2. 给标签添加用户：

java 复制代码

sadd tag1:users user:1 user:3
sadd tag2:users user:1 user:2 user:3
...
sadd tagk:users user:1 user:4 user:9 user:28

3. 删除用户下的标签：

java 复制代码

srem user:1:tags tag1 tag5
...

4. 删除标签下的用户：

java 复制代码

srem tag1:users user:1
srem tag5:users user:1
...

场景二：还可以使用 Set 来计算用户之间的共同好友（基于 "集合求交集"），基于此还可以做一些好友推荐。

**场景三：使用 Set 还能统计 UV（去重）。一个互联网产品如何衡量用户量，用户规模呢？**主要的指标是以下两个方面：

PV（Page View），用户每次访问该服务器都会产生一个 pv。
UV（User View），每个用户访问服务器都会产生一个 uv，但是同一个用户多次访问并不会使 uv 增加。uv 需要按照用户进行去重，去重的过程就可以使用 Set 来实现。

本篇完。

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