Redis 数据类型：List 列表的深度解析与应用

前言

Redis 中的 List 类型是一种灵活的数据结构，其功能类似于编程语言中的数组或顺序表，但其内部实现更接近于双端队列 (deque)。这使得在列表的头部和尾部进行元素的插入和删除操作都非常高效。

List 类型的主要特性包括：

有序性：列表中的元素是按照插入顺序排列的。
可重复性：与 Set 不同，List 允许存储重复的元素。
高效的头尾操作：通过 lpush、rpush、lpop 和 rpop 等命令，可以快速地在列表两端添加或移除元素，因此常被用作栈或队列。

Redis 的 List 类型是实现消息队列等模式的基石，在 Redis 早期版本中，它是构建消息队列的主要方式，后来 Redis 也引入了更为专业的 Stream 类型。

列表list相当于数组或者顺序表

redis的下标支持负数下标，getrange

右侧插入叫做rpush，右侧删除叫做rpop

左侧插入叫做lpush，左侧删除叫做lpop

list内部的结构（编码方式），并非是一个简单的数组，而是更接近于"双端队列（deque）"

列表中的元素是有序的
列表中区分获取和删除的区别

lindex能获取元素的值

lrem也能返回被删除的元素的值
列表中的元素是允许重复的

想hash这样的类型，field是不能重复的

当前list，头和尾都能高效的插入删除元素，就可以把这个list当成一个栈、队列来使用

redis有一个典型的应用场景，就是作为消息队列，最早的时候，就是通过list类型，后来redis又提供了一个stream类型

lpush、lrange

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lpush key element [element ...]

lpush一次可以插入一个元素，也可以插入多个元素

按照顺序进行头插元素

1、2、3、4

插入完成之后，4是最前面的

时间复杂度是O(1)

返回的是list的长度

如果key已经存在，并且key对应的value类型不是list的话，此时lpush就会报错

redis中所有的数据类型的操作都是这样的，必须保证类型匹配

第一次返回长度为4，第二次为8

插入完成之后使用lrange查看我们list的内容

bash 复制代码

lrange key start stop

后面我们需要指定一段区间的，也是闭区间的，下标也是支持负数的

使用命令就能查看整个list的内容了

bash 复制代码

lrange key  0 -1

如果给到的下标超出了范围会出现什么情况呢？

redis的做法，是直接尽可能的获取到给定区间的元素，如果给定区间非法，比如超出下标，尽可能获取到内容

lpushx、rpush、rpushx

lpushx：如果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

bash 复制代码

lpushx key element [element...]

时间复杂度是O(1)

返回值是插入后list的长度

rpush将一个或者多个元素从右侧插入到list中

bash 复制代码

rpush key element [element...]

rpushx：如果key存在时，将一个或者多个元素从右侧放入（尾插）到list中。不存在，直接返回

bash 复制代码

rpushx key element [element...]

lpop、rpop

lpop：返回值是取出的元素或者nil，时间复杂度是O(1)

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lpop key

rpop：从尾部删除数据，返回的即是删除的元素或者nil

bash 复制代码

rpop key [count]

可以发现这里是一个count的，说明我们可以指定删除数据的个数的

lpop是不支持后面加上个数的，但是rpop是支持的

lindex、linsert、llen

index：给定下标，获取到对应的元素

时间复杂度是O(N)，N指的是list中元素个数

如果下标非法的话，会返回一个nil空值

bash 复制代码

lindex key index

下标是从0开始的，并且支持负数下标

linsert：在指定位置插入元素

时间复杂度是O(N) N表示列表的长度

返回值：插入后的list长度

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linsert key <before|after> pivot element

before|after这两个选项是说明是插入到元素之前还是元素之后，这两个选项二选一即可

pivot就是插入元素的基准，是插入到这个元素的左侧还是右侧

element就是插入的元素

但是如果这个基准值如果存在多个的话如何

下面这里只插入到了第一个4的前面

linsert进行插入的时候，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

llen：获取list长度

时间复杂度O(1)

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llen key

lerm

rem是remove的缩写

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lrem key count element

count表示元素的个数

element表示的是删除元素的值

时间复杂度是O(N+M)

N是list的长度，M是多少个元素要被删除，就是count的大小

如果count大于0的话，我们在删除这个element的时候是从左往右进行元素的查找的

如果此时的list是1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 的话，我们lrem key 2 1，找到1，删除两次，所以就从左往右查找1，删除两个1即可
如果count<0的话，我们在删除这个element的时候是从右往左进行元素的查找的

如果此时的list是1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 的话，我们lrem key -2 1，找到1，删除两次，所以就从右往左查找1，删除两个1即可
如果count=0的话，我们得删除所有对应的元素，

如果此时的list是1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 的话，我们lrem key 0 1，找到1，将list中所有的1删除了

ltrim 、lset

ltrim这个也是删除list中元素的命令，相较于lrem更加粗暴，

指定一个范围，范围内的保留，范围外的删除

时间复杂度是O(N)

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ltrim key start stop

保留start和stop之间区间内的元素（区间外面两边的元素就直接被删除了）

比如说这里将中间的3 4 5 6 都保存了，其他的都删除了

lset：根据下标修改元素

时间复杂度O(N)

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lset key index element

如果下标超过了范围的话，他是会报错提醒的

lindex可以很好的处理下标越界的情况，直接返回nil

lset来说则会报错的

blpop、brpop

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

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，⾮阻塞版本会理解返回 nil，但阻塞版本会根据 timeout，阻塞⼀段时间，期间 Redis 可以执⾏其他命令，但要求执⾏该命令的客⼾端会表现为阻塞状态
命令中如果设置了多个键，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。
如果多个客⼾端同时多⼀个键执⾏ pop，则最先执⾏命令的客⼾端会得到弹出的元素。

阻塞：当前的线程不走了，代码不继续执行了

会在满足一定的条件下，被唤醒

这里的两个命令的前缀b就是block的意思

redis中的list也相当于阻塞队列一样

线程安全，则只支持"队列为空"的情况，不考虑"队列满"

如果list中存在元素，blpop和brpop就和lpop以及rpop作用相同

如果list为空的话，blpop和brpop就会产生阻塞，直到队列不空为止

使用blpop和brpop的时候，可以显示设置阻塞时间的，阻塞期间redis是可以执行其他的命令的

blpop和brpop并不会对redis服务器产生影响，只是看起来耗时

blpop和brpop都是可以去尝试获取多个key的列表的元素的

多个Key对应多个list的，哪个有元素了，就会返回哪个元素

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

blpop key [key...]timeout

可以指定一个key或者是多个key

每个key都对应任何一个非空，blpop都能把这里的元素给获取到，立即返回

如果这些list为空的话，此时就需要阻塞等待了，等待其他客户端往这些list中插入元素了

次数还能指定超时时间，单位是秒

1)针对一个非空list进行操作

返回的结果相当于是一个pair

一方面告诉我们当前的数据来自于哪个key，另一个方面会告诉我们取到的数据是啥

2)针对一个空链表进行操作

3)针对多个Key进行操作

brpop效果和blpop完全于一样

这两个阻塞命令主要用途就是来作为消息队列

命令总结

好的，这是根据您提供的图片生成的表格：

操作类型	命令	时间复杂度
添加	`rpush key value [value ...]`	O(k), k 是元素个数
	`lpush key value [value ...]`	O(k), k 是元素个数
	`linsert key before	after pivot value`	O(n), n 是 pivot 距离头尾的距离
查找	`lrange key start end`	O(s+n), s 是 start 偏移量, n 是 start 到 end 的范围
	`lindex key index`	O(n), n 是索引的偏移量
	`llen key`	O(1)
删除	`lpop key`	O(1)
	`rpop key`	O(1)
	`lrem key count value`	O(k), k 是元素个数
	`ltrim key start end`	O(k), k 是元素个数
修改	`lset key index value`	O(n), n 是索引的偏移量
阻塞操作	`blpop brpop`	O(1)

list类型的应用场景

1、用list作为数组这样的结构来存储多个元素

2、生产消费模型

3、redis分频道阻塞消息队列模型

总结

本文详细介绍了 Redis 的 List（列表）数据类型，它是一个有序且允许元素重复的集合，底层实现为双端队列，保证了在头尾两端进行操作的效率。

我们探讨了 List 的核心操作命令，可以分为以下几类：

添加操作：lpush/rpush 用于从左侧或右侧插入一个或多个元素，linsert 可在指定元素前后插入新元素。
查找操作：lrange 用于获取指定范围内的元素，lindex 获取指定下标的元素，而 llen 则返回列表的长度，时间复杂度为 O(1)。
删除操作：lpop/rpop 分别从左侧或右侧移除一个元素，lrem 可以根据值删除指定数量的元素，ltrim 则通过保留指定范围内的元素来裁剪列表。
修改操作：lset 用于更新指定下标的元素值。
阻塞操作：blpop/brpop 是 lpop/rpop 的阻塞版本。当列表为空时，它们会阻塞客户端连接，直到有新元素可供弹出或超时，这使它们非常适合实现消息队列。

最后，我们介绍了 List 类型的典型应用场景，如作为普通数组存储数据，以及在生产者-消费者模型中充当高效、可靠的消息队列。