Redis List 类型全解析

文章目录

1.引言
[2.List 类型核心命令](#2.List 类型核心命令)
- [2.1 插入命令：lpush /rpush/lpushx /rpushx](#2.1 插入命令：lpush /rpush/lpushx /rpushx)
- - [2.1.1 lpush](#2.1.1 lpush)
  - [2.1.2 rpush](#2.1.2 rpush)
  - [2.1.3 lpushx](#2.1.3 lpushx)
  - [2.1.4 rpushx](#2.1.4 rpushx)
- [2.2 删除命令](#2.2 删除命令)
- - [2.2.1 lpop](#2.2.1 lpop)
  - [2.2.2 rpop](#2.2.2 rpop)
  - [2.2.3 blpop /brpop](#2.2.3 blpop /brpop)
- [2.3 查询命令](#2.3 查询命令)
- - [2.3.1 lrange](#2.3.1 lrange)
  - [2.3.2 lindex](#2.3.2 lindex)
  - [2.3.3 llen](#2.3.3 llen)
- [2.4 修改与删除指定元素命令](#2.4 修改与删除指定元素命令)
- - [2.4.1 linsert](#2.4.1 linsert)
  - [2.4.2 lset](#2.4.2 lset)
  - [2.4.3 lrem](#2.4.3 lrem)
  - [2.4.4 ltrim](#2.4.4 ltrim)
[3.List 类型的底层编码](#3.List 类型的底层编码)
4.应用场景
- [4.1 有序数据存储](#4.1 有序数据存储)
- [4.2 分布式消息队列](#4.2 分布式消息队列)
- - 分频道的消息队列
- [4.3 分页](#4.3 分页)
- - [4.3.1 基础实现：基于lrange的分页](#4.3.1 基础实现：基于lrange的分页)
  - [4.3.2 核心优化：解决 "中间页查询低效" 问题](#4.3.2 核心优化：解决 “中间页查询低效” 问题)
  - [4.3.3 额外优化：减少网络请求次数](#4.3.3 额外优化：减少网络请求次数)
- [4.4 业务视角](#4.4 业务视角)
5.小结

1.引言

在 Redis 的常用数据类型中，List（列表）是兼顾 "有序性" 与 "灵活性" 的代表 ------ 它既可以像数组一样按下标访问元素，也能像双端队列一样高效地从两端插入 / 删除数据，甚至能模拟栈、消息队列等经典数据结构。本文将从 List 的核心特性出发，系统拆解其命令体系、底层编码优化逻辑，以及在实际业务中的典型应用场景，帮助你掌握 "如何用 List 解决分布式系统中的有序数据存储与交互问题"。

2.List 类型核心命令

2.1 插入命令：lpush /rpush/lpushx /rpushx

2.1.1 lpush

lpush key element [element ...]

功能：从列表头部（左侧）插入 1 个或多个元素；若 Key 不存在，会先创建空列表再插入。
时间复杂度：O (1)
返回值：插入元素后，列表的总长度。

2.1.2 rpush

rpush key element [element ...]

功能：从列表尾部（右侧）插入 1 个或多个元素；若 Key 不存在，会先创建空列表再插入。
时间复杂度：O(1)。
返回值：插入元素后，列表的总长度。

2.1.3 lpushx

lpushx key element [element ...]

功能：仅当 Key已存在时，从列表头部插入 1 个或多个元素；若 Key 不存在，不执行任何操作。
时间复杂度：O(1)。
返回值：插入元素后列表的总长度（Key 不存在时返回 0）。

2.1.4 rpushx

rpushx key element [element ...]

功能：仅当 Key已存在时，从列表尾部插入 1 个或多个元素；若 Key 不存在，不执行任何操作。
时间复杂度：O(1)。
返回值：插入元素后列表的总长度（Key 不存在时返回 0）。

2.2 删除命令

2.2.1 lpop

lpop key [count]

功能：从列表头部移除 1 个或count个元素；若 Key 不存在或列表为空，返回nil。
时间复杂度：O (1)
返回值：移除的元素（移除 1 个时返回单个值，移除多个时返回元素列表）。

2.2.2 rpop

rpop key [count]

功能：从列表尾部移除 1 个或count个元素；若 Key 不存在或列表为空，返回nil。
时间复杂度：O(1)。
返回值：移除的元素（移除 1 个时返回单个值，移除多个时返回元素列表）。

redis中的list是一个双端队列，从两头插入删除都是非常高效的O（1）

搭配使用lpush(rpush) rpop(lpop)就是一个队列

搭配使用lpush(rpush) lpop(rpop)就是一个栈

2.2.3 blpop /brpop

blpop key [key ...] timeout

功能：阻塞式从 "第一个非空列表" 的头部移除元素：
- 若传入多个 Key，按顺序检查每个 Key 对应的列表，找到第一个非空列表并移除头部元素；
- 若所有列表均为空，阻塞等待timeout秒（timeout=0表示永久阻塞），超时后返回nil。
时间复杂度：O(1)。
返回值：数组形式，第一个元素是 "移除元素所在的 Key"，第二个元素是 "移除的元素"（超时返回nil）。

阻塞队列：

1）如果队列为空，尝试出队列--》阻塞。队列不空--》不阻塞

2）如果队列为满，尝试入队列--》阻塞。队列不满--》不阻塞

1）blpop/brpop可以设置阻塞时间，超时也会停止阻塞。

2）命令也可以同时监听多个key，从左向右遍历，一旦有一个key对应的列表中可以弹出元素，命令立刻返回。

3）多个客户端同时执行pop，则最先执行的客户端得到弹出的元素

对一个空队列操作：

先阻塞在那，开另一个客户端对指定队列插入元素，结束阻塞并弹出。

对多个key进行操作：

brpop与blpop同理

2.3 查询命令

2.3.1 lrange

lrange key start end

功能：获取列表中[start, end]区间的所有元素（闭区间，支持负数下标：-1表示最后一个元素，-2表示倒数第二个，以此类推）。
时间复杂度：O (N)（N 为区间内元素的个数，而非列表总长度）。
返回值：区间内的元素列表（空列表或 Key 不存在时返回空列表）。
关键特性：容错性强，若start或end超出列表范围，会自动调整为有效区间（如列表长度为 5，end=10会自动改为end=4）。

2.3.2 lindex

lindex key index

功能：获取列表中指定下标的单个元素（下标从 0 开始，负数表示倒数）。
时间复杂度：O (N)（N 为 "从列表头部 / 尾部到目标下标的距离"，列表越长，中间元素查询越慢）。
返回值：指定下标的元素（下标非法或 Key 不存在时返回nil）

2.3.3 llen

llen key

功能：获取列表的元素总长度。
时间复杂度：O (1)
返回值：列表的元素个数（Key 不存在时返回 0）。

2.4 修改与删除指定元素命令

2.4.1 linsert

linsert key BEFORE|AFTER pivot element

功能：在列表中 "第一个匹配pivot的元素" 的前面（BEFORE）或后面（AFTER）插入element；若列表中无pivot元素，不执行任何操作。
时间复杂度：O (N)
返回值：插入元素后列表的总长度（无pivot时返回-1，Key 不存在时返回0）。

2.4.2 lset

lset key index element

功能：将列表中指定下标的元素修改为element；若 Key 不存在或下标非法（超出列表长度），直接报错。
时间复杂度：O (N)
返回值：修改成功返回OK，失败返回错误信息。
注意：与lindex的区别 ------lindex下标非法返回nil，lset下标非法会报错。

2.4.3 lrem

lrem key count element

功能：删除列表中 "值等于element" 的元素，删除数量由count决定：
- count > 0：从列表头部到尾部删除count个匹配元素；
- count < 0：从列表尾部到头部删除count的绝对值个匹配元素；
- count = 0：删除列表中所有值等于element的元素。
时间复杂度：O (N+M)（N 为列表总长度，M 为删除的元素个数，需遍历列表匹配元素）。
返回值：实际删除的元素总个数（Key 不存在或无匹配元素时返回 0）。

2.4.4 ltrim

ltrim key start end

功能：保留列表中[start, end]区间的元素，删除区间外的所有元素（闭区间，支持负数下标）；若 Key 不存在，不执行任何操作。
时间复杂度：O (N)（N 为删除的元素个数，需遍历并移除区间外元素）。
返回值：操作成功返回OK。

3.List 类型的底层编码

Redis 3.2 版本前，List 的底层编码是 "ziplist（压缩列表）" 和 "linkedlist（双向链表）" 的切换；3.2 版本后，统一为quicklist（快速列表） ------ 这是 "双向链表 + 压缩列表" 的混合结构，兼顾了内存效率与操作性能。

每个压缩列表控制大小，不要太大

4.应用场景

4.1 有序数据存储

适用于需要 "按插入顺序存储多个元素" 且 "频繁访问两端数据" 的场景，如用户浏览历史、商品评价列表、系统操作日志等 ------ 这类场景的核心诉求是 "保留顺序 + 快速增删 + 按需截取"。

redis如何组织要通过实际情况决定

4.2 分布式消息队列

List 的lpush（生产者写入）+brpop（消费者阻塞读取）组合，是实现 "轻量级分布式消息队列" 的经典方案，适用于低延迟、低并发的消息传递场景（如订单状态通知、用户注册成功后发送欢迎短信）。

谁先执行brpop命令，先拿到元素

这样的设定，就能构成一个 "轮询" 式的效果。

按执行命令的顺序依次获取元素，如果一个消费者想多次消费，再次执行的命令排在前面已有的命令之后，达到轮流获取（轮询）的效果。

分频道的消息队列

当业务场景中存在多种消息类型（如电商平台的 "订单消息""库存消息""物流消息"），若所有消息都放入一个 List，会导致 "消息混杂、处理效率低、某类消息异常影响全局"。此时可通过 "分频道" 优化 ------ 为每种消息类型创建独立的 List，实现 "消息隔离、解耦业务"。

比如在抖音上刷视频：

通过一个频道，来传输视频数据

另一个频道，传输弹幕

另一个频道，传输评论数据

...

搞成多个频道，就可以在某种数据发送问题的时候，不会对其他数据造成影响（解耦合）

4.3 分页

当 List 中存储的元素数量过大（如微博用户发表的 1 万条文章），无法一次性在前端展示，需实现 "分页加载"------ 用户点击 "下一页" 时，加载对应页的内容。List 的lrange命令可直接支持分页，但需注意优化 "中间页查询效率"。

4.3.1 基础实现：基于lrange的分页

假设每页展示 10 条文章，分页逻辑如下：

第 1 页（首页）：调用lrange user:articles:10086 0 9------ 获取列表第 0 到 9 个元素（最新的 10
条文章）；
第 2 页：调用lrange user:articles:10086 10 19------ 获取第 10 到 19 个元素；
第 N 页：调用lrange user:articles:10086 (N-1)10 N10-1------ 按公式计算区间。

同时，调用llen user:articles:10086获取总元素个数，计算总页数。

4.3.2 核心优化：解决 "中间页查询低效" 问题

List 的底层是链表结构，lrange查询中间页（如第 500 页）时，需从列表头部遍历到第 4990 个元素，时间复杂度为 O (N)，随着页数增加，查询速度会明显变慢。针对这一问题，可采用 "列表拆分" 优化 ------ 将大列表拆分为多个小列表，降低单列表长度。

以 "存储 1 万条文章" 为例，优化方案如下：

拆分小列表：按 "每页 10 条" 的粒度，将 1 万条文章拆分为 1000 个小列表，命名规则为user:articles:10086:page:1（第 1 页，存储前 10条）、user:articles:10086:page:2（第 2 页，存储 11-20条）、 user:articles:10086:page:1000（第 1000 页，存储 9991-10000 条）；
分页查询：用户访问第 500 页时，直接调用lrange user:articles:10086:page:500 0 9------ 无需遍历大列表，直接查询对应小列表，时间复杂度降至 O (1)；
新增文章处理：用户发表新文章时，调用lpush user:articles:10086:page:1 新文章ID------ 插入第 1
页小列表；若第 1 页元素超过 10 条（如第 1 页已有 10 条，插入后变为 11 条），则将第 1 页的最后 1 条元素移到第 2页的头部（rpop user:articles:10086:page:1 + lpush user:articles:10086:page:2 元素ID），确保每个小列表不超过 10 条。

4.3.3 额外优化：减少网络请求次数

基础分页中，查询 "某页文章详情" 时，需先调用lrange获取该页的文章 ID 列表，再循环调用hgetall 文章ID获取每个文章的标题、内容等详情 ------ 若每页 10 条文章，需 1 次lrange+10 次hgetall，共 11 次网络请求，效率较低。

可通过Redis Pipeline（流水线/管道）优化：将 "1 次lrange+10 次hgetall" 的 11 次请求合并为 1 次请求发送给 Redis，Redis 批量处理后一次性返回结果，大幅减少网络通信次数（从 11 次降至 1 次），提升查询效率。

4.4 业务视角

List 核心特性	对应的业务诉求	典型场景
两端插入 / 删除高效（O (1)）	高频增删、需保留顺序（先进先出 / 先进后出）	消息队列、浏览历史、栈
支持阻塞读取（brpop/blpop）	避免轮询空列表、降低资源浪费	消费者监听消息队列
支持区间截取（ltrim/lrange）	需保留最新 N 条数据、分页展示	操作日志、分页文章
元素可重复	允许存储相同内容的多条数据	重复消息通知、多次浏览记录

5.小结

Redis List 类型的核心价值在于 "有序性 + 灵活性"------ 它既满足了 "按插入顺序存储" 的基础需求，又通过双端操作、阻塞读取等特性，适配了消息队列、分页等复杂场景，是分布式系统中 "有序数据交互" 的重要工具。

使用 List 类型时，需牢记三个关键建议：

优先操作两端：尽量用lpush/rpush（插入）、lpop/rpop（删除）等两端操作（O (1)），避免lindex/linsert等中间操作（O (N)），减少性能损耗；
合理拆分大列表：当列表元素超过 1 万条时，采用 "小列表拆分" 优化，避免lrange查询中间页效率低的问题；
消息队列需兜底：用 List 实现消息队列时，必须添加 "备份队列" 或 "消息重试" 逻辑，避免消息丢失，同时监控队列长度，防止内存溢出。