[redis] list数据结构

本文详细介绍了 Redis 中 list 数据结构的实现原理,包括其内部结构 quicklistNode 的定义及使用 ziplist 进行数据存储的方式。同时探讨了控制 ziplist 大小的相关参数及其对内存使用和执行效率的影响。

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一、描述

redis的一个数据结构为list(双向列表)


二、数据结构定义


struct quicklistNode *prev;

struct quicklistNode *next;

从prev和next都是当前该数据结构quicklistNode的定义,再查看其他数据如sz,count等都不能表示存放的数据,因此实际quicklistNode的数据存储功能是交由ziplist(压缩双向列表),相关链接

unsigned char *zl;

比较好的描述quicklistNode是一个内部由ziplist构成的双向链表


三、控制ziplist的参数

因为内部的数据实际是通过ziplist来进行存放的,一个节点到底存放多少entry的数据呢,这个会导致内存和执行效率,而如下参数便是控制这个的:

list-max-ziplist-size -2

1.负数,表示每个quicklist节点内部的ziplist不能超过多少字节,-2代表8kb

2.正数,表示每个quicklist节点内部的ziplist的entry数量不能超过这个正数



### RedisList 数据结构的特性和使用 #### 1. 底层实现 Redis 的 `List` 数据结构基于两种底层实现方式: - **双向链表 (Linked List)** 和 **压缩列表 (Ziplist)** 是早期版本中的主要实现形式[^1]。 - 自 Redis 5.0 起引入了新的数据结构 `listpack`,它替代了原有的 `ziplist`,进一步优化了内存占用和性能表现[^2]。 这两种实现的选择取决于存储对象的数量以及单个对象的大小。当满足特定条件时(如元素较少且值较短),会优先采用更加节省空间的 `listpack` 或之前的 `ziplist`;否则则切换到标准的双向链表。 --- #### 2. 基本操作命令 以下是常用的 Redis `List` 操作命令及其功能: - **LPUSH/RPUSH**: 将一个或多个值插入到列表头部/尾部。 ```bash LPUSH mylist "value1" RPUSH mylist "value2" ``` - **LPOP/RPOP**: 移除并返回列表的第一个/最后一个元素。 ```bash LPOP mylist RPOP mylist ``` - **LRANGE**: 返回指定索引范围内的元素。 ```bash LRANGE mylist 0 9 ``` 这里表示获取从第 0 到第 9 位之间的所有元素。 - **LLEN**: 获取列表中元素的总数量。 如果目标键不存在,则返回 0[^4]。 ```bash LLEN mylist ``` - **LINDEX**: 查找某位置上的具体项。 若超出边界或者该键为空,则得到特殊标记 nil/null。 ```bash LINDEX mylist 3 ``` - **LTRIM**: 截断保留部分子序列之外的内容会被丢弃掉。 ```bash LTRIM mylist 1 5 ``` - **BLPOP/BRPOP**: 阻塞式的弹出左侧/右侧第一个可用条目直到超时为止。 它们非常适合用于消息队列场景下消费者端轮询等待新任务到来的情况。 --- #### 3. 时间复杂度分析 对于大多数上述提到的操作而言,在理想情况下它们的时间消耗都接近 O(1),因为无论是通过指针快速定位首末端节点还是借助连续地址访问中间片段均能高效完成相应动作。然而需要注意的是随着规模增大某些涉及全量扫描的任务比如排序可能会退化至线性甚至平方级别效率下降明显. --- #### 4. 场景应用举例 由于其支持先进先出(FIFO)及后进先出(LIFO)模式所以广泛应用于缓存管理、工作流调度等领域之中。例如可以构建简单的生产者-消费者模型其中一方不断往共享容器里面填充项目而另一方负责依次取出处理直至结束整个流程形成闭环控制机制从而达到异步解耦的效果提升整体吞吐能力减少阻塞性延时现象发生几率. 另外还可以利用持久化的特性保存历史记录便于后续审计追踪等功能扩展需求考虑周全设计合理架构方案解决实际业务痛点难点问题提高开发运维人员工作效率降低成本支出获得更大收益回报率等等诸多方面都有非常重要的意义价值所在值得深入研究探讨学习掌握核心技术要点精髓之处才能更好地服务于社会大众群体创造更多财富机会可能性无限广阔前景光明灿烂辉煌未来可期! ---
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