Redis数据类型之列表List
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一、Redis列表类型介绍
在正式讲解Redis列表时，我们需要对“列表”这一概念做一个详细说明：
列表是一种可以存储多个数据的结构，
在内存中，列表的存储主要有两种方式：一种是通过数组实现的列表（例如：Java中的ArrayList），另一种是通过链表实现的列表（例如：Java中的LinkedList），两种方式各有优缺点：
| 优点 | 缺点 | |
|---|---|---|
| 数组 | 数组元素在内存中是连续存储的，存储结构简单，访问速度块 | 1. 数组大小需要在创建过程中指定，不能动态调整 2. 插入和删除操作效率较低 3. 需要连续的内存空间 |
| 链表 | 1. 可以动态调整链表大小，内存利用率较高 2. 插入和删除操作较为灵活 3. 元素可以分布在内存的任何位置，不需要连续的内存空间 |
1. 访问元素较慢，查找元素需要从头遍历 2. 由于链表元素在内存中分布不连续，访问速度较慢 3. 每个元素需要额外的指针存储前一个或后一个节点，内存开销增加 |
首先，Redis列表（List）符合其本身和列表的基本特征：一个键（key）对应多个值（value）。
其次，Redis的列表是通过链表实现的，这也就意味着Redis添加元素效率非常高，并且Redis添加元素的主要方式是向列表的头部或者尾部添加元素。
由于Redis列表本身是一个链表，它的缺点在于访问某个元素并没有这么快。因此，Redis列表适合于存储较少的数据。如果需要存储大量数据，并且需要快速访问，可以使用Sorted Set（ZSet）解决这一问题。
应用场景：
1. 记录用户在社交网络最新发送的内容，例如：微信公众号文章推送
2. 进程间通信，使用生产者-消费者模式。生产者将数据存放到列表，消费者取出数据并执行相应的处理操作。
二、Redis列表类型常用命令
1. （列表头部）从左向右依次将元素存入列表中
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假设向当前列表list的左侧添加三个元素e1、e2和e3，这个存储过程如下图所示：
LPUSH命令执行成功默认返回数据存入到列表后列表中元素的总数量，以下是LPUSH命令的使用演示：
2. （列表尾部）从右向左依次将元素存入到列表中：
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假设向当前列表list的右侧添加两个元素e1、e2，这个存储过程如下图所示：
LPUSH命令执行成功默认返回数据存入到列表后列表中元素的总数量，以下是RPUSH命令的使用演示：
3. 从左向右获取列表指定范围的元素：
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和字符串类型类似，Redis列表中每一个元素也有索引。假设当前Redis列表长度是 list.length：
从左到右计算出的索引值范围是$[0, list.length)$，索引最大值是 list.length - 1；
Redis也可以从右向左计算索引，默认最右侧的索引值为-1，到最左侧索引值为$-list.length$，右侧可以得出的索引值范围是$[-list.length, -1]$。
假设当前key对应的列表中有8个元素，以下是对索引值范围的分析图：
我们在使用LRANGE命令时，start和stop可使用索引范围是$[0, list.length)$或者$[-list.length, -1]$，两个范围内的值可以混用。例如：start位置是0，stop表示列表最末尾的元素就可以使用-1表示，使用LRANGE获取整个列表的内容的执行命令是 LRNAGE key 0 -1。
以下是LRANGE命令的使用：
4. 获取当前列表长度：
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5. 从左侧弹出一个元素
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默认返回的就是当前弹出元素的值：
以下是LPOP执行过程动画（橘黄色为弹出的元素）：
6. 从右侧弹出一个元素
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默认返回就是当前弹出元素的值：
以下是RPOP执行过程动画（橘黄色为弹出的元素）：
7. 根据索引值获取列表指定元素（默认从0开始）：
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这里的index就是列表的索引值，它的范围和我们在前面探讨列表的索引值范围一样。假设列表的长度是$list.length$，那么从左到右索引范围：$[0, list.length-1)$，从右向左计算得出的范围是$[-list.length, -1]$。
以下是LINDEX命令的使用：
8. 删除列表中count个值为element的元素：
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这里count分成如下几种情况：
- count > 0：从头到尾删除count个值为element的元素；
- count = 0：删除列表中所有值为element的元素；
- count < 0：从尾到头删除countge值尾element的元素；
如果当前的key不存在则视为空列表，此时执行LREM命令返回结果是0。
以下是LREM命令的使用：
9. 截取指定范围的值后，再赋值给当前的key：
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这里start和stop的索引值范围和前面讨论的范围相同，需要保证start和stop在索引值范围内。
如果stop的值比当前列表长度大，那么在执行LTRIM操作时，得到的结果仍然是当前列表的尾部位置，即$[start, list.length)$。
以下是LTRIM命令的使用：
10. 当前列表右侧弹出一个元素，于此同时从另一个列表的左侧存入值：
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假设source列表中有如下元素：e1、e2、e3；destination列表有如下元素：e4、e5。
执行RPOPLPUSH后，source列表尾部元素e3弹出，然后马上在destination列表头部存入，此时得到的结果是：
- source列表：e1、e2；
- destination列表：e3、e4、e5；
以下是RPOPLPUSH命令演示：
下图演示了RPOPLPUSH命令如何将e3从source列表存入到destination列表中：
11. 为当前列表指定位置设置新值：
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12. 在列表某个已有值的前后再添加具体值：
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返回结果是当前列表的长度。
如果当前key对应的是空列表，那么此命令不会执行任何操作。
如果key存在，但是列表中不存在pivot的值，此时系统会提示错误信息。
以下是LINSERT命令的使用：
三、Redis列表类型的注意事项
1. 访问列表的头部和尾部的时间复杂度是$O(1)$，这也就意味着访问这两个位置的效率非常高。然而，在列表内部需要操作元素的命令时间复杂度一般是$O(n)$，例如：
- LINDEX
- LINSERT
- LSET
2. Redis列表最多可以存储$2^{32}-1$个元素：
3. 如果列表为空，Redis会自动删除对应的key；如果执行添加操作时，如果key不存在，此时Redis会创建一个列表并向里面添加元素。