Redis鏈表底層怎么實(shí)現(xiàn)

這篇“Redis鏈表底層怎么實(shí)現(xiàn)”文章的知識(shí)點(diǎn)大部分人都不太理解，所以小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，內(nèi)容詳細(xì)，步驟清晰，具有一定的借鑒價(jià)值，希望大家閱讀完這篇文章能有所收獲，下面我們一起來看看這篇“Redis鏈表底層怎么實(shí)現(xiàn)”文章吧。

底層實(shí)現(xiàn)

Redis的list數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)底層實(shí)現(xiàn)是基于雙向鏈表實(shí)現(xiàn)的。雙向鏈表是一種常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它由一系列節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都由一個(gè)listNode結(jié)構(gòu)表示，其中包含了一個(gè)指向前一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針prev、一個(gè)指向后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針next和一個(gè)存儲(chǔ)值的指針value。在Redis中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)元素，節(jié)點(diǎn)之間通過指針連接起來，形成一個(gè)雙向鏈表。

雙向鏈表的好處是可以快速地在頭部和尾部進(jìn)行插入和刪除操作。在Redis中，當(dāng)一個(gè)新的元素被插入到List的頭部或者尾部時(shí)，只需要修改新節(jié)點(diǎn)的prev和next指針以及原來頭部或尾部節(jié)點(diǎn)的prev或next指針即可完成插入操作，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。同樣的，當(dāng)一個(gè)元素被刪除時(shí)，只需要修改前一個(gè)節(jié)點(diǎn)的next指針或者后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的prev指針即可完成刪除操作，時(shí)間復(fù)雜度也為O(1)。

除了雙向鏈表，Redis還使用了一些其他的技術(shù)來優(yōu)化List數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能。例如，當(dāng)List中的元素?cái)?shù)量超過一定閾值時(shí)，Redis會(huì)將List轉(zhuǎn)換為壓縮列表（zip list），這樣可以減少內(nèi)存的使用和提高訪問速度。在對(duì)List進(jìn)行迭代操作時(shí)，Redis使用了迭代器（iterator）來遍歷List中的元素，這樣可以避免在遍歷過程中對(duì)List進(jìn)行修改而導(dǎo)致的錯(cuò)誤。

Redis的list數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支持在頭部或尾部插入或刪除元素，以及在指定位置插入或刪除元素。這些操作都可以在常數(shù)時(shí)間內(nèi)完成，因?yàn)镽edis的雙向鏈表實(shí)現(xiàn)支持快速訪問頭部和尾部節(jié)點(diǎn)，以及在指定位置插入和刪除節(jié)點(diǎn)。

下面是一些常見的Redis list操作及其時(shí)間復(fù)雜度：

• LPUSH：在頭部插入元素，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。

• RPUSH：在尾部插入元素，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。

• LPOP：刪除頭部元素，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。

• RPOP：刪除尾部元素，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。

• LINDEX：訪問指定位置的元素，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。

• LINSERT：在指定位置插入元素，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。

• LREM：刪除指定元素，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。

源碼實(shí)現(xiàn)

Redis List數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的底層代碼實(shí)現(xiàn)demo，使用C語言實(shí)現(xiàn)：

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--;
}

以上代碼實(shí)現(xiàn)了List數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本操作，包括創(chuàng)建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(shí)間復(fù)雜度都為O(1)。

生產(chǎn)實(shí)戰(zhàn)妙用

Redis List 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)環(huán)境中有很多妙用：

• 消息隊(duì)列：Redis List 可以用作消息隊(duì)列，生產(chǎn)者將消息 push 到 List 中，消費(fèi)者通過 blpop、brpop 等命令阻塞式地獲取消息并進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的消息隊(duì)列。

• 排行榜：Redis List 的 push 和 pop 操作都是 O(1) 的時(shí)間復(fù)雜度，可以將用戶的分?jǐn)?shù)作為值存儲(chǔ)在 List 中，然后通過 lrange 命令獲取排行榜。

• 最近聯(lián)系人列表：可以將用戶最近聯(lián)系人的 ID 存儲(chǔ)在 List 中，每當(dāng)用戶與某個(gè)聯(lián)系人進(jìn)行交互時(shí)，將該聯(lián)系人的 ID 移動(dòng)到 List 的頭部，這樣就可以通過 lrange 命令獲取用戶最近聯(lián)系人列表。

• 分頁查詢：可以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 List 中，然后使用 lrange 命令進(jìn)行分頁查詢。

• 慢日志：Redis 可以記錄執(zhí)行時(shí)間超過一定閾值的命令，將這些命令的信息存儲(chǔ)在 List 中，通過 lrange 命令獲取慢日志信息。

• 聊天室：可以將聊天室中的消息存儲(chǔ)在 List 中，每當(dāng)有新消息時(shí)，將其 push 到 List 中，然后通過 lrange 命令獲取最新的消息。

• 任務(wù)隊(duì)列：可以將需要執(zhí)行的任務(wù)存儲(chǔ)在 List 中，然后通過 lpop 命令獲取任務(wù)并執(zhí)行。

• 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：可以將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 List 中，然后通過 lrange 命令獲取一定時(shí)間范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

• 隊(duì)列延遲處理：可以將需要延遲處理的任務(wù)存儲(chǔ)在 List 中，同時(shí)將任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間作為 score 存儲(chǔ)在 Sorted Set 中，然后使用 Redis 的定時(shí)任務(wù)功能，每隔一段時(shí)間就將 Sorted Set 中過期的任務(wù)移動(dòng)到 List 中，然后通過 lpop 命令獲取任務(wù)并執(zhí)行。

• 日志收集：可以將應(yīng)用程序的日志信息存儲(chǔ)在 List 中，然后通過 lrange 命令獲取日志信息進(jìn)行分析和處理。

實(shí)戰(zhàn)實(shí)例

基于 Redis List 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)消息隊(duì)列的 Java 代碼示例：

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);
    }
}

示例中，定義了一個(gè) RedisMessageQueue 類，包含一個(gè) Jedis 對(duì)象和一個(gè)隊(duì)列鍵名 queueKey。enqueue 方法用于將消息 push 到隊(duì)列中，dequeue 方法用于從隊(duì)列中獲取消息并將其 pop 出來，使用該類可以方便地實(shí)現(xiàn)消息隊(duì)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");

        // 生產(chǎn)者向隊(duì)列中添加消息
        queue.enqueue("Hello, Redis!");
        queue.enqueue("How are you?");

        // 消費(fèi)者從隊(duì)列中獲取消息
        String message = queue.dequeue();
        while (message != null) {
            System.out.println("Received message: " + message);
            message = queue.dequeue();
        }
    }
}

創(chuàng)建了一個(gè) RedisMessageQueue 對(duì)象，并向隊(duì)列中添加了兩條消息。然后使用 dequeue 方法從隊(duì)列中獲取消息，并輸出到控制臺(tái)中。

該示例代碼僅為演示 Redis List 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)消息隊(duì)列的思路，實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中需要考慮更多的細(xì)節(jié)問題，例如如何處理消息重復(fù)、如何保證消息的可靠性等等。

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() {
        // 訂閱 Redis 頻道
        jedis.subscribe(new JedisPubSub() {
            @Override
            public void onMessage(String channel, String message) {
                System.out.println("Received message: " + message);
                // 將消息添加到聊天列表中
                jedis.rpush(chatListKey, message);
            }
        }, channel);

        // 發(fā)布消息到 Redis 頻道
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.print("Enter message: ");
            String message = scanner.nextLine();
            jedis.publish(channel, message);
        }
    }

    public void printChatList() {
        // 獲取聊天列表中的所有消息并輸出到控制臺(tái)
        System.out.println("Chat list:");
        for (String message : jedis.lrange(chatListKey, 0, -1)) {
            System.out.println(message);
        }
    }
}

示例中，RedisChatRoom 類中添加了一個(gè)聊天列表 chatListKey，用于存儲(chǔ)聊天室中的所有消息。在訂閱 Redis 頻道時(shí)，通過 JedisPubSub 的 onMessage 方法將收到的消息添加到聊天列表中。在 printChatList 方法中，通過 lrange 命令獲取聊天列表中的所有消息，并輸出到控制臺(tái)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();
    }
}

創(chuàng)建了一個(gè) RedisChatRoom 對(duì)象，并指定了頻道名為 mychannel 和聊天列表鍵名為 mychatlist。然后調(diào)用 start 方法，開始訂閱 Redis 頻道并發(fā)布消息。最后調(diào)用 printChatList 方法，獲取聊天列表中的所有消息并輸出到控制臺(tái)中。

該示例僅僅簡(jiǎn)單演示 Redis List 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)聊天室的思路，實(shí)際項(xiàng)目中需要更周全的設(shè)計(jì)以及考慮。

以上就是關(guān)于“Redis鏈表底層怎么實(shí)現(xiàn)”這篇文章的內(nèi)容，相信大家都有了一定的了解，希望小編分享的內(nèi)容對(duì)大家有幫助，若想了解更多相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容，請(qǐng)關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。