因收到Google相关通知，网站将会择期关闭。相关通知内容 10 列表使用与内部实现原理 列表类型 (List) 是一个使用链表结构存储的有序结构，它的元素插入会按照先后顺序存储到链表结构中，因此它的元素操作 (插入\删除) 时间复杂度为 O(1)，所以相对来说速度还是比较快的，但它的查询时间复杂度为 O(n)，因此查询可能会比较慢。 1 基础使用 列表类型的使用相对来说比较简单，对它的操作就相当操作一个没有任何 key 值的 value 集合，如下图所示： 1）给列表添加一个或多个元素 语法：lpush key value [value …] 示例： 127.0.0.1:6379> lpush list 1 2 3 (integer) 3 2）给列表尾部添加一个或多个元素 语法：rpush key value [value …] 示例： 127.0.0.1:6379> rpush list2 1 2 3 (integer) 3 3）返回列表指定区间内的元素 语法：lrange key start stop 示例： 127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1 "3" "2" "1" 127.0.0.1:6379> lrange list2 0 -1 "1" "2" "3" 其中 -1 代表列表中的最后一个元素。 4）获取并删除列表的第一个元素 语法：lpop key 示例： 127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1 1) "d" 2) "c" 3) "b" 4) "a" 127.0.0.1:6379> lpop list "d" 127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1 1) "c" 2) "b" 3) "a" 5）获取并删除列表的最后一个元素 语法：rpop key 示例： 127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1 1) "c" 2) "b" 3) "a" 127.0.0.1:6379> rpop list "a" 127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1 1) "c" 2) "b" 6）根据下标获取对应的元素 语法：lindex key index 示例： 127.0.0.1:6379> rpush list3 a b c (integer) 3 127.0.0.1:6379> lindex list3 0 "a" 更多操作命令，详见附录部分。 2 代码实战 下面来看列表类型在 Java 中的使用，同样先添加 Jedis 框架，使用代码如下： public class ListExample { public static void main(String[] args) { Jedis jedis = new Jedis("127.0.0.1", 6379); // 声明 Redis key final String REDISKEY = "list"; // 在头部插入一个或多个元素 Long lpushResult = jedis.lpush(REDISKEY, "Java", "Sql"); System.out.println(lpushResult); // 输出：2 // 获取第 0 个元素的值 String idValue = jedis.lindex(REDISKEY, 0); System.out.println(idValue); // 输出：Sql // 查询指定区间的元素 List list = jedis.lrange(REDISKEY, 0, -1); System.out.println(list); // 输出：[Sql, Java] // 在元素 Java 前面添加 MySQL 元素 jedis.linsert(REDISKEY, ListPosition.BEFORE, "Java", "MySQL"); System.out.println(jedis.lrange(REDISKEY, 0, -1)); // 输出：[Sql, MySQL, Java] jedis.close(); } } 程序运行结果如下： 2 Sql [Sql, Java] [Sql, MySQL, Java] 3 内部实现 我们先用 debug encoding key 来查看列表类型的内部存储类型，如下所示： 127.0.0.1:6379> object encoding list "quicklist" 从结果可以看出，列表类型的底层数据类型是 quicklist。 quicklist (快速列表) 是 Redis 3.2 引入的数据类型，早期的列表类型使用的是ziplist (压缩列表) 和双向链表组成的，Redis 3.2 改为用 quicklist 来存储列表元素。 我们来看下 quicklist 的实现源码： typedef struct quicklist { // src/quicklist.h quicklistNode *head; quicklistNode *tail; unsigned long count; /* ziplist 的个数 */ unsigned long len; /* quicklist 的节点数 */ unsigned int compress : 16; /* LZF 压缩算法深度 */ //... } quicklist; typedef struct quicklistNode { struct quicklistNode *prev; struct quicklistNode *next; unsigned char *zl; /* 对应的 ziplist */ unsigned int sz; /* ziplist 字节数 */ unsigned int count : 16; /* ziplist 个数 */ unsigned int encoding : 2; /* RAW==1 or LZF==2 */ unsigned int container : 2; /* NONE==1 or ZIPLIST==2 */ unsigned int recompress : 1; /* 该节点先前是否被压缩 */ unsigned int attempted_compress : 1; /* 节点太小无法压缩 */ //... } quicklistNode; typedef struct quicklistLZF { unsigned int sz; char compressed[]; } quicklistLZF; 从以上源码可以看出 quicklist 是一个双向链表，链表中的每个节点实际上是一个 ziplist，它们的结构如下图所示： ziplist 作为 quicklist 的实际存储结构，它本质是一个字节数组，ziplist 数据结构如下图所示： 其中的字段含义如下： zlbytes：压缩列表字节长度，占 4 字节； zltail：压缩列表尾元素相对于起始元素地址的偏移量，占 4 字节； zllen：压缩列表的元素个数； entryX：压缩列表存储的所有元素，可以是字节数组或者是整数； zlend：压缩列表的结尾，占 1 字节。 4 源码解析 下面我们来看一下更多关于列表类型的源码实现。 1）添加功能源码分析 quicklist 添加操作对应函数是 quicklistPush，源码如下： void quicklistPush(quicklist *quicklist, void *value, const size_t sz, int where) { if (where == QUICKLIST_HEAD) { // 在列表头部添加元素 quicklistPushHead(quicklist, value, sz); } else if (where == QUICKLIST_TAIL) { // 在列表尾部添加元素 quicklistPushTail(quicklist, value, sz); } } 以 quicklistPushHead 为例，源码如下： int quicklistPushHead(quicklist *quicklist, void *value, size_t sz) { quicklistNode *orig_head = quicklist->head; if (likely( _quicklistNodeAllowInsert(quicklist->head, quicklist->fill, sz))) { // 在头部节点插入元素 quicklist->head->zl = ziplistPush(quicklist->head->zl, value, sz, ZIPLIST_HEAD); quicklistNodeUpdateSz(quicklist->head); } else { // 头部节点不能继续插入，需要新建 quicklistNode、ziplist 进行插入 quicklistNode *node = quicklistCreateNode(); node->zl = ziplistPush(ziplistNew(), value, sz, ZIPLIST_HEAD); quicklistNodeUpdateSz(node); // 将新建的 quicklistNode 插入到 quicklist 结构中 _quicklistInsertNodeBefore(quicklist, quicklist->head, node); } quicklist->count++; quicklist->head->count++; return (orig_head != quicklist->head); } quicklistPushHead 函数的执行流程，先判断 quicklist 的 head 节点是否可以插入数据，如果可以插入则使用 ziplist 的接口进行插入，否则就新建 quicklistNode 节点进行插入。 函数的入参是待插入的 quicklist，还有需要插入的值 value 以及他的大小 sz。 函数的返回值为 int，0 表示没有新建 head，1 表示新建了 head。 quicklistPushHead 执行流程，如下图所示： 2）删除功能源码分析 quicklist 元素删除分为两种情况：单一元素删除和区间元素删除，它们都位于 src/quicklist.c 文件中。 ① 单一元素删除 单一元素的删除函数是 quicklistDelEntry，源码如下： void quicklistDelEntry(quicklistIter *iter, quicklistEntry *entry) { quicklistNode *prev = entry->node->prev; quicklistNode *next = entry->node->next; // 删除指定位置的元素 int deleted_node = quicklistDelIndex((quicklist *)entry->quicklist, entry->node, &entry->zi); //... } 可以看出 quicklistDelEntry 函数的底层，依赖 quicklistDelIndex 函数进行元素删除。 ② 区间元素删除 区间元素删除的函数是 quicklistDelRange，源码如下： // start 表示开始删除的下标，count 表示要删除的个数 int quicklistDelRange(quicklist *quicklist, const long start, const long count) { if (count <= 0) return 0; unsigned long extent = count; if (start >= 0 && extent > (quicklist->count - start)) { // 删除的元素个数大于已有元素 extent = quicklist->count - start; } else if (start < 0 && extent > (unsigned long)(-start)) { // 删除指定的元素个数 extent = -start; /* c.f. LREM -29 29; just delete until end. */ } //... // extent 为剩余需要删除的元素个数， while (extent) { // 保存下个 quicklistNode，因为本节点可能会被删除 quicklistNode *next = node->next; unsigned long del; int delete_entire_node = 0; if (entry.offset == 0 && extent >= node->count) { // 删除整个 quicklistNode delete_entire_node = 1; del = node->count; } else if (entry.offset >= 0 && extent >= node->count) { // 删除本节点的所有元素 del = node->count - entry.offset; } else if (entry.offset < 0) { // entry.offset<0 表示从后向前，相反则表示从前向后剩余的元素个数 del = -entry.offset; if (del > extent) del = extent; } else { // 删除本节点部分元素 del = extent; } D("[%ld]: asking to del: %ld because offset: %d; (ENTIRE NODE: %d), " "node count: %u", extent, del, entry.offset, delete_entire_node, node->count); if (delete_entire_node) { __quicklistDelNode(quicklist, node); } else { quicklistDecompressNodeForUse(node); node->zl = ziplistDeleteRange(node->zl, entry.offset, del); quicklistNodeUpdateSz(node); node->count -= del; quicklist->count -= del; quicklistDeleteIfEmpty(quicklist, node); if (node) quicklistRecompressOnly(quicklist, node); } // 剩余待删除元素的个数 extent -= del; // 下个 quicklistNode node = next; // 从下个 quicklistNode 起始位置开始删除 entry.offset = 0; } return 1; } 从上面代码可以看出，quicklist 在区间删除时，会先找到 start 所在的 quicklistNode，计算删除的元素是否小于要删除的 count，如果不满足删除的个数，则会移动至下一个 quicklistNode 继续删除，依次循环直到删除完成为止。 quicklistDelRange 函数的返回值为 int 类型，当返回 1 时表示成功的删除了指定区间的元素，返回 0 时表示没有删除任何元素。 3）更多源码 除了上面介绍的几个常用函数之外，还有一些更多的函数，例如： quicklistCreate：创建 quicklist； quicklistInsertAfter：在某个元素的后面添加数据； quicklistInsertBefore：在某个元素的前面添加数据； quicklistPop：取出并删除列表的第一个或最后一个元素； quicklistReplaceAtIndex：替换某个元素。 5 使用场景 列表的典型使用场景有以下两个： 消息队列：列表类型可以使用 rpush 实现先进先出的功能，同时又可以使用 lpop 轻松的弹出（查询并删除）第一个元素，所以列表类型可以用来实现消息队列； 文章列表：对于博客站点来说，当用户和文章都越来越多时，为了加快程序的响应速度，我们可以把用户自己的文章存入到 List 中，因为 List 是有序的结构，所以这样又可以完美的实现分页功能，从而加速了程序的响应速度。 6 小结 通过本文我们可以知道列表类型并不是简单的双向链表，而是采用了 quicklist 的数据结构对数据进行存取，quicklist 是 Redis 3.2 新增的数据类型，它的底层采取的是压缩列表加双向链表的存储结构，quicklist 为了存储更多的数据，会对每个 quicklistNode 节点进行压缩，这样就可以有效的存储更多的消息队列或者文章的数据了。