当Redis的list遇上肥宅快乐水:一场数据结构的舌尖狂欢
mhr18 2025-05-03 15:20 23 浏览 0 评论
你以为Redis的list就是个排队买奶茶的普通队列?Too young!这分明是程序员世界的瑞士军刀!今天我们用一杯珍珠奶茶的视角,带你揭开Redis列表的魔幻面纱,保准你看完想立刻给自己点杯全糖去冰的庆祝!
一、从奶茶店队列说起:list的七十二变
(脑补你前面排了200号人的奶茶店)
"老板!我要波霸奶茶加布丁加奶盖!"当第201个顾客喊出需求时,店员小姐姐突然掏出了Redis秘籍:
# 左边进右边出就是队列
LPUSH milk_tea_queue "order_201" # 队尾新增订单
RPOP milk_tea_queue # 处理最早订单
# 右边进右边出就是栈
RPUSH operation_log "用户点击支付"
RPOP operation_log # 查看最新操作
但等等!当订单量暴涨到500单时,柜台下的数据结构突然开始变形...
二、压缩列表:程序员的俄罗斯方块大师课
Redis偷偷掏出了ziplist——这个内存界的空间管理大师:
- 连续内存块排列得像俄罗斯方块
- 每个元素都带着自己的metadata头饰
- 遍历时像贪吃蛇一样滑行查找
// ziplist内部结构示意图
[zlbytes][zltail][zllen|entry1|entry2|...|entryN|zlend]
但当订单突破512个(默认值)时..."砰!"ziplist突然原地爆炸,变成了...
三、双向链表:奶茶订单的火车模型
linkedlist闪亮登场!每个订单都变成了独立的车厢:
typedef struct listNode {
struct listNode *prev; // 前车
struct listNode *next; // 后车
void *value; // 装载的奶茶
} listNode;
这时候:
- 新增订单就像加挂车厢(O(1)时间)
- 找第200号订单?得从头数200节(O(n))
- 内存?每个车厢都要带两个火车钩子(prev/next指针)
思考题:当你要记录用户最近100条浏览记录,用ziplist还是linkedlist?
四、quicklist:来自东方的神秘智慧
Redis 3.2版本祭出大杀器——把ziplist和linkedlist"生"出来的混血儿!
这就像把俄罗斯方块模块装进火车车厢:
typedef struct quicklist {
quicklistNode *head; // 头节点
quicklistNode *tail; // 尾节点
unsigned long count; // 总元素个数
unsigned long len; // ziplist个数
int fill : 16; // 每个ziplist最大容量
unsigned int compress : 16; // 压缩深度
} quicklist;
此时操作效率:
- 插入删除:局部ziplist调整+偶尔分裂
- 内存消耗:比纯链表节省30%以上
- 遍历速度:缓存友好的局部连续
思考题:当你要记录用户最近100条浏览记录,用ziplist还是linkedlist?
4.1、内存空间大比拼:瘦身达人的对决
- ziplist:连续内存的优等生
[元素1][元素2][元素3]... 像军训队列般整齐
省去指针开销,100条记录能比链表省出约 1600字节(每个节点省16字节指针)
相当于多出两勺珍珠的空间!
- linkedlist:自带火车钩子的土豪
每个元素都携带prev+next双指针(64位系统各占8字节)
存储100条记录要多消耗 1600字节
这够给奶茶加两份奶盖了!
4.2、操作效率擂台赛:速度与激情
- 头部插入(LPUSH):
ziplist:O(n)时间复杂度
每次插入都要集体向右平移(想象早高峰地铁挤入第一个车厢)
插入第100次时,实际已移动了 100*100/2 = 5000 个元素!
- linkedlist:O(1)闪电侠
只需修改头指针,就像VIP通道插队
- 尾部删除(LTRIM):
ziplist:O(1) 优雅裁剪
直接修改zllen字段,像一刀切断奶茶吸管
linkedlist:O(1) 精准狙击
通过tail指针直捣黄龙,比截胡珍珠还快
- 范围查询(LRANGE):
ziplist:连续内存的王者
像吸管一口气吸上10颗珍珠,缓存命中率90%+
linkedlist:跳车厢的冒险者
要逐个节点跳跃,CPU缓存说"我晕车"
4.3、现实魔改方案:小孩子才做选择
Redis 3.2+版本的quicklist才是真香定律!它把ziplist和linkedlist做成了:
[ziplist车厢1]<->[ziplist车厢2]<->[ziplist车厢3]
- 每个车厢默认存2048字节(约存50个浏览记录)
- 插入新记录:往第一个ziplist车厢塞,满员就开新车厢
- 删除旧记录:从末尾ziplist车厢清理,空车厢直接卸货
这样既保持了:
头部插入O(1)时间复杂度(操作ziplist头部)
尾部删除O(1)时间复杂度
内存节省率是纯链表的2倍以上
4.4、终极灵魂选择器
用决策树帮你拍板:
if (元素大小 < 64字节 && 总数量 < 512 && 不需要频繁修改中间元素) {
选ziplist → 省内存冠军!
} else if (需要高频插入/删除 || 元素较大) {
选linkedlist → 速度之王!
} else {
无脑选quicklist → 官方外挂真香!
}
4.5、课后彩蛋:用Lua实现浏览记录
-- 记录最近100条浏览记录
local key = KEYS[1]
local item = ARGV[1]
redis.call('LPUSH', key, item)
redis.call('LTRIM', key, 0, 99)
return redis.call('LLEN', key)
这就像自动化的奶茶流水线:
- 新珍珠(浏览记录)从顶部加入
- 老珍珠(旧记录)从底部掉落
- 始终保持杯中有100颗Q弹的珍珠
现在你该明白:为什么Redis作者要发明quicklist?就像为什么奶茶要发明三分糖——既要性能的甜,又要内存的低卡!
五、实战宝典:list的十八般武艺
- 消息队列三件套:LPUSH+BRPOP实现饿了么式订单分发
# 生产者
LPUSH food_orders "牛肉盖饭"
# 消费者
BRPOP food_orders 30
- 朋友圈时间线:用LTRIM打造金鱼记忆的7天可见
LPUSH weibo_timeline "新的自拍"
LTRIM weibo_timeline 0 100 # 只保留最新101条
- 循环抽奖池:当RANDOMKEY遇上Lua脚本
local key = KEYS[1]
local item = redis.call('RPOPLPUSH', key, key)
return item
- 实时排行榜:ZSET不够香吗?但list的LRANGE可以更暴力!
LPUSH realtime_rank "user_score"
LRANGE realtime_rank 0 9 # TOP10瞬间出炉
六、灵魂拷问:你掉的是金list还是银list?
- 当元素平均大小超过64字节→快使用quicklist!
- 需要范围查询→ziplist区域检索更给力
- 频繁修改中间元素→考虑转用其他结构(比如跳表)
(此时你的奶茶突然开口说话)"少年,要获取最佳性能,记得调整这些参数哦:"
list-max-ziplist-size 4096 # 每个ziplist最大字节数
list-compress-depth 1 # 两端不压缩的节点数
七、课后加餐:来自Redis作者的神秘纸条
"知道为什么新版本默认用quicklist吗?因为——这个世界需要平衡!就像奶茶的三分糖,既有链表的灵活,又有压缩列表的紧凑,这才是工程的艺术!"
最后送你一道思考题:如果让你用Redis list实现钉钉的已读未读功能,要怎么设计?(提示:可以考虑双队列+LRANGE魔法)
7.1、需求灵魂画手:钉钉消息的生命周期
- 张三发送消息 → 所有群成员进入未读名单
- 李四打开聊天窗 → 触发读消息事件
- 王五永远假装不在线 → 稳居未读榜首
7.2、双队列核弹设计:消息的楚河汉界
每个消息分配两个专属队列(示例消息ID:msg_007):
# 未读名单(薛定谔的队列)
msg_007:unread = [user1, user2, user3,...]
# 已读名单(爱的号码牌)
msg_007:read = [user4, user5,...]
操作三连击:
- 初始化核爆(发消息时):
-- 用Lua原子操作初始化
local receivers = {'user1','user2','user3'} -- 接收者数组
redis.call('DEL', KEYS[1], KEYS[2]) -- 清空旧数据
for _, user in ipairs(receivers) do
redis.call('RPUSH', KEYS[1], user) -- 未读队列初始化
end
- 读消息闪电战(用户点击时):
# 原子操作迁移用户
def mark_read(msg_id, user_id):
# 从未读列表删除(LREM时间复杂度O(N))
removed = redis.lrem(f"{msg_id}:unread", 1, user_id)
if removed > 0:
# 加入已读列表(保持插入顺序)
redis.lpush(f"{msg_id}:read", user_id)
- 查看未读名单(领导查岗时):
# 分页查看未读用户(LRANGE魔法)
LRANGE msg_007:unread 0 9 # 第一页
LRANGE msg_007:unread 10 19 # 第二页
7.3、性能刺客的救赎:空间换时间の奥义
当群成员突破500人时,LREM操作可能变成性能黑洞!这时候需要祭出双缓冲黑科技:
改良版数据结构:
# 未读名单改用Set(O(1)删除)
msg_007:unread_set = {user1, user2, user3}
# 已读名单保持List(保持顺序)
msg_007:read_list = [user4, user5]
混合操作脚本:
-- KEYS[1]=未读集合, KEYS[2]=已读列表, ARGV[1]=用户
local exist = redis.call('SISMEMBER', KEYS[1], ARGV[1])
if exist == 1 then
redis.call('SREM', KEYS[1], ARGV[1])
redis.call('LPUSH', KEYS[2], ARGV[1])
return 1 -- 标记成功
end
return 0 -- 已读过
7.4、千万级群聊的终极大招:布隆过滤器の逆袭
当遇到万人群聊时(比如双11作战群),我们需要更骚的操作:
三级火箭架构:
- 第一层:布隆过滤器
快速判断用户是否可能未读
BF.ADD msg_007:unread_bloom user6
- 第二层:压缩位图
精确记录已读状态(userID转数字)
SETBIT msg_007:read_bitmap 10086 1 # userID=10086已读
3.第三层:冷热分离
热数据:最近3天消息用Set+List
冷数据:历史消息转存Bitmaps
7.5、来自架构师的灵魂拷问
- 为什么不用ZSET?
时间戳排序 vs 插入顺序,这是用户体验的哲学问题
内存消耗多出30%(要存score字段)
- 已读列表为什么要用List?
便于展示"最近已读的10个人"(LRANGE秒杀)
天然支持消息已读水波纹动画效果
- 如何防止重复标记?
加分布式锁?→ 性能杀手!
用Redis事务?→ Lua脚本才是王道!
终极方案选择指南
if 群成员 < 500:
双List原始方案(简单够用)
elif 500 < 群成员 < 5000:
Set+List混合方案(性能平衡)
else:
布隆过滤器+位图(空间管理大师)
彩蛋:钉钉已读功能的隐藏玩法
用RPOPLPUSH命令可以实现已读回滚功能(撤回已读状态):
# 把用户从已读列表扔回未读列表
RPOPLPUSH msg_007:read msg_007:unread
这相当于给你的老板发送薛定谔的已读:"您的消息我已阅(但系统觉得我没看)"
恭喜你获得【Redis列表品鉴大师】称号!现在你可以:
- 打开Redis-cli开始调教list
- 给自己点杯真正的奶茶
- 把本文分享给那个总说list只能做队列的同事
(小声说:第三个选项可能会引发办公室技术battle,请谨慎选择~)
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