瞭解Redis數據結構——鏈表（linked-list）

鏈表結構是Redis中的一個常用的結構，他可以存儲多個字符串，而且它是有序的，能夠存儲40多億個節點。Redis鏈表是雙向的，因此既可以從左到右，也可以從右到左遍歷它存儲的節點，鏈表結構如下：

由於它是雙向鏈表，所以它的讀性能就會相對喪失，而插入和刪除就會顯得很便利。它的增刪操作與雙向鏈表同。

因爲是雙向鏈表結構，所以Redis鏈表命令分爲左操作和右操作兩種命令，左操作意味着是從左到右，右操作意味着是從右到左。Redis關於鏈表的命令如下：

• lpush key node1 [node2…]：把節點node1加入到鏈表的最左端，如果是node1，node2…noden這樣的加入，那麼鏈表的開頭從左到右的順序是noden…，node2，node1。
• rpush key node1 [node2…]：把節點node1加入到鏈表的最右端，如果是node1，node2…noden這樣的加入，那麼鏈表的開頭從左到右的順序是noden1，node2…noden。
• lindex key index：從左往右讀取下標爲index的節點，返回節點字符串，從0開始算。
• llen key：求鏈表的長度。返回鏈表節點數。
• lpop key：刪除左邊第一個節點，並將其返回。
• rpop key：刪除右邊第一個節點，並將其返回。
• linsert key before|after pivot node：插入一個節點node，並且可以指定在值爲pivot node的結點的前面或者後面。如果list不存在，則報錯；如果沒有值爲對應pivot node，也會插入失敗。
• lpushx list node：如果存在key爲list的鏈表，則插入節點node，並且作爲從左到右的第一個節點，如果list不存在，則失敗。
• rpushx list node：如果存在key爲list的鏈表，則插入節點node，並且作爲從右到左的第一個節點，如果list不存在，則失敗。
• lrange list start end：獲取鏈表從start下標到end下標的節點數，包含start和end下標的值。
• lrem list count value：如果count爲0，則刪除所有值爲value的節點；如果count不爲0，則先對count取絕對值，假設極爲abs，然後從左到右刪除不大於abs個等於value的節點。
• lset key index node：設置下標爲index的節點的值爲node。
• ltrim key start stop：修建鏈表，只保留從start到stop的區間的節點，其餘的都刪除掉，包含start和end的下標的節點會保留。

但是上述的所有方法都是進程不安全的，因爲當我們操作這些命令的時候，其他的Redis的客戶端也可能操作同一個鏈表，這樣就會造成併發數據安全和一致性的問題。爲了解決這些問題，Redis提供了鏈表的阻塞命令，它們在運行的時候，會給鏈表加鎖，以保證操作鏈表的命令安全性。鏈表的阻塞命令如下：

• blpop key timeout：移出並獲取列表的第一個元素，如果鏈表沒有元素會阻塞鏈表直到等待超時或發現可彈出元素爲止。相對於lpop命令，它是安全的。
• brpop key timeout：移出並獲取列表的最後一個元素，如果鏈表沒有元素會阻塞鏈表直到等待超時或發現可彈出元素爲止。相對於rpop命令，它是安全的。
• rpoplpush key src dest：按從左到右的順序，將一個鏈表的最後一個元素移除，並插入到目標鏈表的最左邊。不能設置超時時間。
• brpoplpush key src dest timeout：按從左到右的順序，將一個鏈表的最後一個元素移除，並插入到目標鏈表的最左邊。並可以設置超時時間。

我們在用一個簡單的demo來實現這些功能，代碼如下：

redisSpring-cfg.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean id="poolConfig" class="redis.clients.jedis.JedisPoolConfig">
        <property name="maxIdle" value="50" />
        <property name="maxTotal" value="100" />
        <property name="maxWaitMillis" value="20000" />
    </bean>

    <bean id="stringRedisSerializer" class="org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer" />

    <bean id="connectionFactory" class="org.springframework.data.redis.connection.jedis.JedisConnectionFactory">
        <property name="hostName" value="localhost" />
        <property name="port" value="6379" />
        <property name="password" value="123456" />
        <property name="poolConfig" ref="poolConfig" />
    </bean>

    <bean id="redisTemplate" class="org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate">
        <property name="connectionFactory" ref="connectionFactory" />
        <property name="defaultSerializer" ref="stringRedisSerializer" />
        <property name="keySerializer" ref="stringRedisSerializer" />
        <property name="valueSerializer" ref="stringRedisSerializer" />
    </bean>
</beans>

testList.java

package com.ssm.redis1.test;

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisListCommands;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

import static com.sun.xml.internal.messaging.saaj.packaging.mime.util.ASCIIUtility.getBytes;

public class testList {
    public static void main(String[] args){
        ApplicationContext applicationContext=new ClassPathXmlApplicationContext("redisSpring-cfg.xml");
        RedisTemplate redisTemplate=applicationContext.getBean(RedisTemplate.class);
        try {
            //刪除鏈表，以便我們反覆測試
            redisTemplate.delete("list");
            //把node3插入鏈表list
            redisTemplate.opsForList().leftPush("list","node3");
            List<String> nodeList=new ArrayList<String>();
            for(int i=2;i>=1;i--){
                nodeList.add("node"+1);
            }
            //相當於lpush把多個節點從左插入鏈表
            redisTemplate.opsForList().leftPushAll("list",nodeList);
            //從右邊插入一個節點
            redisTemplate.opsForList().rightPush("list","node4");
            //獲取下標爲0的節點
            String node1=(String)redisTemplate.opsForList().index("list",0);
            //獲取鏈表的長度
            long length=redisTemplate.opsForList().size("list");
            //從左邊彈出一個節點
            String lpop=(String)redisTemplate.opsForList().leftPop("list");
            //從右邊彈出一個節點
            String rpop=(String)redisTemplate.opsForList().rightPop("list");
            //注意，需要使用更爲底層的命令才能操作linsert命令
            //使用linsert命令在node2前插入一個節點
            redisTemplate.getConnectionFactory().getConnection().lInsert(getBytes("utf-8"),
                                                                         RedisListCommands.Position.BEFORE,
                                                                         "node2".getBytes("utf-8"),
                                                                         "before_node".getBytes("utf-8"));

            //使用linsert命令在node2後插入一個節點
            redisTemplate.getConnectionFactory().getConnection().lInsert(getBytes("utf-8"),
                                                                         RedisListCommands.Position.BEFORE,
                                                                         "node2".getBytes("utf-8"),
                                                                         "after_node".getBytes("utf-8"));

            //判斷list是否存在，如果存在則從左邊插入head節點
            redisTemplate.opsForList().leftPushIfPresent("list","head");
            //判斷list是否存在，如果存在則從右邊邊插入end節點
            redisTemplate.opsForList().rightPushIfPresent("list","end");
            //從左到右，或者下襬哦爲0搭配10的節點元素
            List valueList=redisTemplate.opsForList().range("list",0,10);
            nodeList.clear();
            for(int i=1;i<3;i++){
                nodeList.add("node");
            }
            //在鏈表左邊插入三個值爲node的節點
            redisTemplate.opsForList().leftPushAll("list",nodeList);
            //從左到右刪除至多三個node節點
            redisTemplate.opsForList().remove("list",3,"node");
            //給鏈表下標爲0的節點設置新值
            redisTemplate.opsForList().set("list",0,"new_head_node");
        }catch (UnsupportedEncodingException ex){
            ex.printStackTrace();
        }
        //打印鏈表數據
        printList(redisTemplate,"list");
    }

    private static void printList(RedisTemplate redisTemplate, String list) {
        //鏈表長度
        Long size=redisTemplate.opsForList().size(list);
        //獲取整個鏈表的值
        List valueList=redisTemplate.opsForList().range(list,0,size);
        //打印
        System.out.println(valueList);
    }
}

運行結果：