底層實作
Redis的list資料結構底層實作是基於雙向鍊錶實作的。雙向鍊錶是一種常見的資料結構，它由一系列節點組成，每個節點都由一個listNode結構表示，其中包含了一個指向前一個節點的指標prev、一個指向後一個節點的指標next和一個存儲值的指標value。 Redis中的雙向鍊錶是由節點組成的，每個節點代表一個元素，並透過指標連接起來。
雙向鍊錶的好處是可以快速地在頭部和尾部進行插入和刪除操作。在Redis中，當一個新的元素被插入到List的頭部或尾部時，只需要修改新節點的prev和next指標以及原來頭部或尾部節點的prev或next指標即可完成插入操作，時間複雜度為O(1)。同樣的，當一個元素被刪除時，只需要修改前一個節點的next指標或後者節點的prev指標即可完成刪除操作，時間複雜度也為O(1)。
Redis採用了其他技術來提高List資料結構的效能，除了使用雙向鍊錶。例如，當List中的元素數量超過一定閾值時，Redis會將List轉換為壓縮清單（zip list），這樣可以減少記憶體的使用和提高存取速度。在對List進行迭代操作時，Redis使用了迭代器（iterator）來遍歷List中的元素，這可以避免在遍歷過程中對List進行修改而導致的錯誤。
Redis的list類型資料結構允許在清單的開頭或結尾新增或刪除元素，也可以在指定位置插入或刪除元素。這些操作都可以在常數時間內完成，因為Redis的雙向鍊錶實作支援快速存取頭部和尾部節點，以及在指定位置插入和刪除節點。
以下是一些常見的Redis list操作及其時間複雜度：
LPUSH：在頭部插入元素，時間複雜度為O(1)。
RPUSH：在尾部插入元素，時間複雜度為O(1)。
LPOP：刪除頭部元素，時間複雜度為O(1)。
RPOP：刪除尾端元素，時間複雜度為O(1)。
LINDEX：存取指定位置的元素，時間複雜度為O(n)。
LINSERT：在指定位置插入元素，時間複雜度為O(n)。
LREM：刪除指定元素，時間複雜度為O(n)。
原始碼實作
Redis List資料結構的底層程式碼實作demo，使用C語言實作：
typedef struct listNode {
struct listNode *prev;
struct listNode *next;
void *value;
} listNode;
typedef struct list {
listNode *head;
listNode *tail;
unsigned long len;
} list;
list *listCreate(void) {
list *l;
if ((l = malloc(sizeof(*l))) == NULL) return NULL;
l->head = l->tail = NULL;
l->len = 0;
return l;
}
void listRelease(list *list) {
unsigned long len;
listNode *current, *next;
current = list->head;
len = list->len;
while(len--) {
next = current->next;
free(current);
current = next;
}
free(list);
}
listNode *listAddNodeHead(list *list, void *value) {
listNode *node;
if ((node = malloc(sizeof(*node))) == NULL) return NULL;
node->value = value;
if (list->len == 0) {
list->head = list->tail = node;
node->prev = node->next = NULL;
} else {
node->prev = NULL;
node->next = list->head;
list->head->prev = node;
list->head = node;
}
list->len++;
return node;
}
listNode *listAddNodeTail(list *list, void *value) {
listNode *node;
if ((node = malloc(sizeof(*node))) == NULL) return NULL;
node->value = value;
if (list->len == 0) {
list->head = list->tail = node;
node->prev = node->next = NULL;
} else {
node->prev = list->tail;
node->next = NULL;
list->tail->next = node;
list->tail = node;
}
list->len++;
return node;
}
void listDelNode(list *list, listNode *node) {
if (node->prev)
node->prev->next = node->next;
else
list->head = node->next;
if (node->next)
node->next->prev = node->prev;
else
list->tail = node->prev;
free(node);
list->len--;
}登入後複製
以上程式碼實作了List資料結構的基本操作，包括建立List、釋放List、在頭部和尾部插入元素以及刪除元素。這些操作的時間複雜度都是O(1)。
生產實戰妙用
Redis List 資料結構在生產環境中有很多妙用：
訊息佇列：Redis List 可以用作訊息佇列，生產者將訊息push 到List 中，消費者透過blpop、brpop 等命令阻塞式地獲取訊息並進行處理，從而實現了簡單的訊息隊列。
排行榜：Redis List 的push 和pop 操作都是O(1) 的時間複雜度，可以將使用者的分數作為值儲存在List 中，然後透過lrange 指令取得排行榜。
最近聯絡人清單：可以將使用者最近聯絡人的ID 儲存在List 中，每當使用者與某個聯絡人互動時，將該聯絡人的ID 移至List 的頭部，這樣就可以透過lrange 指令取得使用者最近聯絡人清單。
分頁查詢：可以將資料儲存在 List 中，然後使用 lrange 指令進行分頁查詢。
慢日誌：Redis 可以記錄執行時間超過一定閾值的命令，將這些命令的資訊儲存在 List 中，透過 lrange 命令取得慢日誌資訊。
聊天室：可以將聊天室中的訊息儲存在 List 中，每當有新訊息時，將其 push 到 List 中，然後透過 lrange 指令取得最新的訊息。
任務佇列：可以將需要執行的任務儲存在 List 中，然後透過 lpop 指令取得任務並執行。
即時數據統計：可以將即時數據儲存在 List 中，然後透過 lrange 指令取得一定時間範圍內的數據，並進行統計分析。
队列延迟处理：可以将需要延迟处理的任务存储在 List 中，同时将任务的执行时间作为 score 存储在 Sorted Set 中，然后使用 Redis 的定时任务功能，每隔一段时间就将 Sorted Set 中过期的任务移动到 List 中，然后通过 lpop 命令获取任务并执行。
日志收集：可以将应用程序的日志信息存储在 List 中，然后通过 lrange 命令获取日志信息进行分析和处理。
实战实例
基于 Redis List 数据结构实现消息队列的 Java 代码示例：
import redis.clients.jedis.Jedis;
public class RedisMessageQueue {
private Jedis jedis;
private String queueKey;
public RedisMessageQueue(Jedis jedis, String queueKey) {
this.jedis = jedis;
this.queueKey = queueKey;
}
public void enqueue(String message) {
jedis.rpush(queueKey, message);
}
public String dequeue() {
return jedis.lpop(queueKey);
}
}登入後複製
示例中，定义了一个 RedisMessageQueue 类，包含一个 Jedis 对象和一个队列键名 queueKey。enqueue 方法用于将消息 push 到队列中，dequeue 方法用于从队列中获取消息并将其 pop 出来，使用该类可以方便地实现消息队列功能。
使用方法如下：
import redis.clients.jedis.Jedis;
public class TestRedisMessageQueue {
public static void main(String[] args) {
Jedis jedis = new Jedis("localhost");
RedisMessageQueue queue = new RedisMessageQueue(jedis, "myqueue");
// 生产者向队列中添加消息
queue.enqueue("Hello, Redis!");
queue.enqueue("How are you?");
// 消费者从队列中获取消息
String message = queue.dequeue();
while (message != null) {
System.out.println("Received message: " + message);
message = queue.dequeue();
}
}
}登入後複製
我已经构建了一个 RedisMessageQueue 实例，并向队列中添加了两条信息。接着，调用 dequeue 方法从队列中取出消息，并将其输出到控制台。
该示例代码仅为演示 Redis List 数据结构实现消息队列的思路，实际生产环境中需要考虑更多的细节问题，例如如何处理消息重复、如何保证消息的可靠性等等。
Redis 聊天室示例
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPubSub;
import java.util.Scanner;
public class RedisChatRoom {
private Jedis jedis;
private String channel;
private String chatListKey;
public RedisChatRoom(Jedis jedis, String channel, String chatListKey) {
this.jedis = jedis;
this.channel = channel;
this.chatListKey = chatListKey;
}
public void start() {
// 订阅 Redis 频道
jedis.subscribe(new JedisPubSub() {
@Override
public void onMessage(String channel, String message) {
System.out.println("Received message: " + message);
// 将消息添加到聊天列表中
jedis.rpush(chatListKey, message);
}
}, channel);
// 发布消息到 Redis 频道
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.print("Enter message: ");
String message = scanner.nextLine();
jedis.publish(channel, message);
}
}
public void printChatList() {
// 获取聊天列表中的所有消息并输出到控制台
System.out.println("Chat list:");
for (String message : jedis.lrange(chatListKey, 0, -1)) {
System.out.println(message);
}
}
}登入後複製
示例中，RedisChatRoom 类中添加了一个聊天列表 chatListKey，用于存储聊天室中的所有消息。在订阅 Redis 频道时，通过 JedisPubSub 的 onMessage 方法将收到的消息添加到聊天列表中。在 printChatList 方法中，通过 lrange 命令获取聊天列表中的所有消息，并输出到控制台中。
使用方法如下：
import redis.clients.jedis.Jedis;
public class TestRedisChatRoom {
public static void main(String[] args) {
Jedis jedis = new Jedis("localhost");
RedisChatRoom chatRoom = new RedisChatRoom(jedis, "mychannel", "mychatlist");
chatRoom.start();
chatRoom.printChatList();
}
}登入後複製
创建了一个 RedisChatRoom 对象，并指定了频道名为 mychannel 和聊天列表键名为 mychatlist。执行 start 方法即可开始 Redis 频道的订阅并发布消息。在最后一步中，使用 printChatList 方法从聊天列表中获取所有消息并输出到控制台上。
该示例仅仅简单演示 Redis List 数据结构实现聊天室的思路，实际项目中需要更周全的设计以及考虑。
以上是Redis鍊錶底層怎麼實現的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！
