2.4 列表
列表（list）类型是用来存储多个有序的字符串，如图2-18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232-1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（如图2-18和图2-19所示）。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。
图2-18 列表两端插入和弹出操作
图2-19 子列表获取、删除等操作
列表类型有两个特点：第一、列表中的元素是有序的，这就意味着可以通过索引下标获取某个元素或者某个范围内的元素列表，例如要获取图2-19的第5个元素，可以执行lindex user:1:message 4（索引从0算起）就可以得到元素e。第二、列表中的元素可以是重复的，例如图2-20所示列表中包含了两个字符串a。
图2-20 列表中可以包含重复元素
这两个特点在后面介绍集合和有序集合后，会显得更加突出，因此在考虑是否使用该数据结构前，首先需要弄清楚列表数据结构的特点。
2.4.1 命令
下面将按照对列表的5种操作类型对命令进行介绍，命令如表2-4所示。
1.?添加操作
（1）从右边插入元素
rpush key value [value ...]
下面代码从右向左插入元素c、b、a：
127.0.0. 1:6379> rpush listkey c b a
(integer) 3
lrange 0 -1命令可以从左到右获取列表的所有元素：
127.0.0.1:6379> lrange listkey 0 -1
1) "c"
2) "b"
3) "a"
（2）从左边插入元素
lpush key value [value ...]
使用方法和rpush相同，只不过从左侧插入，这里不再赘述。
（3）向某个元素前或者后插入元素
linsert key before|after pivot value
linsert命令会从列表中找到等于pivot的元素，在其前（before）或者后（after）插入一个新的元素value，例如下面操作会在列表的元素b前插入java：
127.0.0.1:6379> linsert listkey before b java
(integer) 4
返回结果为4，代表当前命令的长度，当前列表变为：
127.0.0.1:6379> lrange listkey 0 -1
1) "c"
2) "java"
3) "b"
4) "a"
2.?查找
（1）获取指定范围内的元素列表
lrange key start end
lrange操作会获取列表指定索引范围所有的元素。索引下标有两个特点：第一，索引下标从左到右分别是0到N-1，但是从右到左分别是-1到-N。第二，lrange中的end选项包含了自身，这个和很多编程语言不包含end不太相同，例如想获取列表的第2到第4个元素，可以执行如下操作：
127.0.0.1:6379> lrange listkey 1 3
1) "java"
2) "b"
3) "a"
（2）获取列表指定索引下标的元素
lindex key index
例如当前列表最后一个元素为a：
127.0.0.1:6379> lindex listkey -1
"a"
（3）获取列表长度
llen key
例如，下面示例当前列表长度为4：
127.0.0.1:6379> llen listkey
(integer) 4
3.?删除
（1）从列表左侧弹出元素
lpop key
如下操作将列表最左侧的元素c会被弹出，弹出后列表变为java、b、a：
127.0.0.1:6379>t lpop listkey
"c"
127.0.0.1:6379> lrange listkey 0 -1
1) "java"
2) "b"
3) "a"
（2） 从列表右侧弹出
rpop key
它的使用方法和lpop是一样的，只不过从列表右侧弹出，这里不再赘述。
（3）删除指定元素
lrem key count value
lrem命令会从列表中找到等于value的元素进行删除，根据count的不同分为三种情况：
count>0，从左到右，删除最多count个元素。
count<0，从右到左，删除最多count绝对值个元素。
count=0，删除所有。
例如向列表从左向右插入5个a，那么当前列表变为“a a a a a java b a”，下面操作将从列表左边开始删除4个为a的元素：
127.0.0.1:6379> lrem listkey 4 a
(integer) 4
127.0.0.1:6379> lrange listkey 0 -1
1) "a"
2) "java"
3) "b"
4) "a"
（4）按照索引范围修剪列表
ltrim key start end
例如，下面操作会只保留列表listkey第2个到第4个元素：
127.0.0.1:6379> ltrim listkey 1 3
OK
127.0.0.1:6379> lrange listkey 0 -1
1) "java"
2) "b"
3) "a"
4.?修改
修改指定索引下标的元素：
lset key index newValue
下面操作会将列表listkey中的第3个元素设置为python：
127.0.0.1:6379> lset listkey 2 python
OK
127.0.0.1:6379> lrange listkey 0 -1
1) "java"
2) "b"
3) "python"
5.?阻塞操作
阻塞式弹出如下：
blpop key [key ...] timeout
brpop key [key ...] timeout
blpop和brpop是lpop和rpop的阻塞版本，它们除了弹出方向不同，使用方法基本相同，所以下面以brpop命令进行说明，brpop命令包含两个参数：
key [key ...]：多个列表的键。
timeout：阻塞时间（单位：秒）。
1）列表为空：如果timeout=3，那么客户端要等到3秒后返回，如果timeout=0，那么客户端一直阻塞等下去：
127.0.0.1:6379> brpop list:test 3
(nil)
(3.10s)
127.0.0.1:6379> brpop list:test 0
...阻塞...
如果此期间添加了数据element1，客户端立即返回：
127.0.0.1:6379> brpop list:test 3
1) "list:test"
2) "element1"
(2.06s)
2）列表不为空：客户端会立即返回。
127.0.0.1:6379> brpop list:test 0
1) "list:test"
2) "element1"
在使用brpop时，有两点需要注意。
第一点，如果是多个键，那么brpop会从左至右遍历键，一旦有一个键能弹出元素，客户端立即返回：
127.0.0.1:6379> brpop list:1 list:2 list:3 0
..阻塞..
此时另一个客户端分别向list:2和list:3插入元素：
client-lpush> lpush list:2 element2
(integer) 1
client-lpush> lpush list:3 element3
(integer) 1
客户端会立即返回list:2中的element2，因为list:2最先有可以弹出的元素：
127.0.0.1:6379> brpop list:1 list:2 list:3 0
1) "list:2"
2) "element2_1"
第二点，如果多个客户端对同一个键执行brpop，那么最先执行brpop命令的客户端可以获取到弹出的值。
客户端1：
client-1> brpop list:test 0
...阻塞...
客户端2:
client-2> brpop list:test 0
...阻塞...
客户端3：
client-3> brpop list:test 0
...阻塞...
此时另一个客户端lpush一个元素到list:test列表中：
client-lpush> lpush list:test element
(integer) 1
那么客户端1最会获取到元素，因为客户端1最先执行brpop，而客户端2和客户端3继续阻塞：
client> brpop list:test 0
1) "list:test"
2) "element"
有关列表的基础命令已经介绍完了，表2-5是这些命令的时间复杂度，开发人员可以参考此表选择适合的命令。
表2-5 列表命令时间复杂度
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距离列表头或尾的距离
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 count value O(n)，n是列表长度
ltrim key start end O(n)，n是要裁剪的元素总数
修改 lset key index value O(n)，n是索引的偏移量
阻塞操作 blpop brpop O(1)
2.4.2 内部编码
列表类型的内部编码有两种。
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值都小于list-max-ziplist-value配置时（默认64字节），Redis会选用ziplist来作为列表的内部实现来减少内存的使用。
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。
下面的示例演示了列表类型的内部编码，以及相应的变化。
1）当元素个数较少且没有大元素时，内部编码为ziplist：
127.0.0.1:6379> rpush listkey e1 e2 e3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> object encoding listkey
"ziplist"
2.1）当元素个数超过512个，内部编码变为linkedlist：
127.0.0.1:6379> rpush listkey e4 e5 ...忽略... e512 e513
(integer) 513
127.0.0.1:6379> object encoding listkey
"linkedlist"
2.2）或者当某个元素超过64字节，内部编码也会变为linkedlist：
127.0.0.1:6379> rpush listkey "one string is bigger than 64 byte...............
................."
(integer) 4
127.0.0.1:6379> object encoding listkey
"linkedlist"
Redis 3.2版本提供了quicklist内部编码，简单地说它是以一个ziplist为节点的linkedlist，它结合了ziplist和linkedlist两者的优势，为列表类型提供了一种更为优秀的内部编码实现，它的设计原理可以参考Redis的另一个作者Matt Stancliff的博客：https://matt.sh/redis-quicklist。
有关列表类型的内存优化技巧将在8.3节详细介绍。
2.4.3 使用场景
1.?消息队列
如图2-21所示，Redis的lpush+brpop命令组合即可实现阻塞队列，生产者客户端使用lrpush从列表左侧插入元素，多个消费者客户端使用brpop命令阻塞式的“抢”列表尾部的元素，多个客户端保证了消费的负载均衡和高可用性。
2.?文章列表
每个用户有属于自己的文章列表，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。
图2-21 Redis消息队列模型
1）每篇文章使用哈希结构存储，例如每篇文章有3个属性title、timestamp、content：
hmset acticle:1 title xx timestamp 1476536196 content xxxx
...
hmset acticle:k title yy timestamp 1476512536 content yyyy
...
2）向用户文章列表添加文章，user:{id}:articles作为用户文章列表的键：
lpush user:1:acticles article:1 article3
...
lpush user:k:acticles article:5
...
3）分页获取用户文章列表，例如下面伪代码获取用户id=1的前10篇文章：
articles = lrange user:1:articles 0 9
for article in {articles}
hgetall {article}
使用列表类型保存和获取文章列表会存在两个问题。第一，如果每次分页获取的文章个数较多，需要执行多次hgetall操作，此时可以考虑使用Pipeline（第3章会介绍）批量获取，或者考虑将文章数据序列化为字符串类型，使用mget批量获取。第二，分页获取文章列表时，lrange命令在列表两端性能较好，但是如果列表较大，获取列表中间范围的元素性能会变差，此时可以考虑将列表做二级拆分，或者使用Redis 3.2的quicklist内部编码实现，它结合ziplist和linkedlist的特点，获取列表中间范围的元素时也可以高效完成。
实际上列表的使用场景很多，在选择时可以参考以下口诀：
lpush + lpop = Stack（栈）
lpush + rpop = Queue（队列）
lpsh + ltrim = Capped Collection（有限集合）
lpush + brpop = Message Queue（消息队列）
