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    详解Redis中的List类型

    本系列将和大家分享Redis分布式缓存,本章主要简单介绍下Redis中的List类型,以及如何使用Redis解决博客数据分页、生产者消费者模型和发布订阅等问题。

    Redis List的实现为一个双向链表,即可以支持反向查找和遍历,更方便操作,不过带来了部分额外的内存开销,Redis内部的很多实现,包括发送缓冲队列等也都是用这个数据结构。

    List类型主要用于队列和栈,先进先出,后进先出等。

    存储形式:key--LinkListvalue>

    首先先给大家Show一波Redis中与List类型相关的API:

    using System;
    using System.Collections.Generic;
    using ServiceStack.Redis;
    
    namespace TianYa.Redis.Service
    {
     /// summary>
     /// Redis List的实现为一个双向链表,即可以支持反向查找和遍历,更方便操作,不过带来了部分额外的内存开销,
     /// Redis内部的很多实现,包括发送缓冲队列等也都是用这个数据结构。 
     /// /summary>
     public class RedisListService : RedisBase
     {
      #region Queue队列(先进先出)
    
      /// summary>
      /// 入队
      /// /summary>
      /// param name="listId">集合Id/param>
      /// param name="value">入队的值/param>
      public void EnqueueItemOnList(string listId, string value)
      {
       base._redisClient.EnqueueItemOnList(listId, value);
      }
    
      /// summary>
      /// 出队
      /// /summary>
      /// param name="listId">集合Id/param>
      /// returns>出队的值/returns>
      public string DequeueItemFromList(string listId)
      {
       return base._redisClient.DequeueItemFromList(listId);
      }
    
      /// summary>
      /// 出队(阻塞)
      /// /summary>
      /// param name="listId">集合Id/param>
      /// param name="timeOut">阻塞时间(超时时间)/param>
      /// returns>出队的值/returns>
      public string BlockingDequeueItemFromList(string listId, TimeSpan? timeOut)
      {
       return base._redisClient.BlockingDequeueItemFromList(listId, timeOut);
      }
    
      /// summary>
      /// 从多个list中出队(阻塞)
      /// /summary>
      /// param name="listIds">集合Id/param>
      /// param name="timeOut">阻塞时间(超时时间)/param>
      /// returns>返回出队的 listId  Item/returns>
      public ItemRef BlockingDequeueItemFromLists(string[] listIds, TimeSpan? timeOut)
      {
       return base._redisClient.BlockingDequeueItemFromLists(listIds, timeOut);
      }
    
      #endregion Queue队列(先进先出)
    
      #region Stack栈(后进先出)
    
      /// summary>
      /// 入栈
      /// /summary>
      /// param name="listId">集合Id/param>
      /// param name="value">入栈的值/param>
      public void PushItemToList(string listId, string value)
      {
       base._redisClient.PushItemToList(listId, value);
      }
    
      /// summary>
      /// 入栈,并设置过期时间
      /// /summary>
      /// param name="listId">集合Id/param>
      /// param name="value">入栈的值/param>
      /// param name="expireAt">过期时间/param>
      public void PushItemToList(string listId, string value, DateTime expireAt)
      {
       base._redisClient.PushItemToList(listId, value);
       base._redisClient.ExpireEntryAt(listId, expireAt);
      }
    
      /// summary>
      /// 入栈,并设置过期时间
      /// /summary>
      /// param name="listId">集合Id/param>
      /// param name="value">入栈的值/param>
      /// param name="expireIn">过期时间/param>
      public void PushItemToList(string listId, string value, TimeSpan expireIn)
      {
       base._redisClient.PushItemToList(listId, value);
       base._redisClient.ExpireEntryIn(listId, expireIn);
      }
    
      /// summary>
      /// 出栈
      /// /summary>
      /// param name="listId">集合Id/param>
      /// returns>出栈的值/returns>
      public string PopItemFromList(string listId)
      {
       return base._redisClient.PopItemFromList(listId);
      }
    
      /// summary>
      /// 出栈(阻塞)
      /// /summary>
      /// param name="listId">集合Id/param>
      /// param name="timeOut">阻塞时间(超时时间)/param>
      /// returns>出栈的值/returns>
      public string BlockingPopItemFromList(string listId, TimeSpan? timeOut)
      {
       return base._redisClient.BlockingPopItemFromList(listId, timeOut);
      }
    
      /// summary>
      /// 从多个list中出栈一个值(阻塞)
      /// /summary>
      /// param name="listIds">集合Id/param>
      /// param name="timeOut">阻塞时间(超时时间)/param>
      /// returns>返回出栈的 listId  Item/returns>
      public ItemRef BlockingPopItemFromLists(string[] listIds, TimeSpan? timeOut)
      {
       return base._redisClient.BlockingPopItemFromLists(listIds, timeOut);
      }
    
      /// summary>
      /// 从fromListId集合出栈并入栈到toListId集合
      /// /summary>
      /// param name="fromListId">出栈集合Id/param>
      /// param name="toListId">入栈集合Id/param>
      /// returns>返回移动的值/returns>
      public string PopAndPushItemBetweenLists(string fromListId, string toListId)
      {
       return base._redisClient.PopAndPushItemBetweenLists(fromListId, toListId);
      }
    
      /// summary>
      /// 从fromListId集合出栈并入栈到toListId集合(阻塞)
      /// /summary>
      /// param name="fromListId">出栈集合Id/param>
      /// param name="toListId">入栈集合Id/param>
      /// param name="timeOut">阻塞时间(超时时间)/param>
      /// returns>返回移动的值/returns>
      public string BlockingPopAndPushItemBetweenLists(string fromListId, string toListId, TimeSpan? timeOut)
      {
       return base._redisClient.BlockingPopAndPushItemBetweenLists(fromListId, toListId, timeOut);
      }
    
      #endregion Stack栈(后进先出)
    
      #region 赋值
    
      /// summary>
      /// 向list头部添加value值
      /// /summary>
      public void PrependItemToList(string listId, string value)
      {
       base._redisClient.PrependItemToList(listId, value);
      }
    
      /// summary>
      /// 向list头部添加value值,并设置过期时间
      /// /summary> 
      public void PrependItemToList(string listId, string value, DateTime expireAt)
      {
       base._redisClient.PrependItemToList(listId, value);
       base._redisClient.ExpireEntryAt(listId, expireAt);
      }
    
      /// summary>
      /// 向list头部添加value值,并设置过期时间
      /// /summary>  
      public void PrependItemToList(string listId, string value, TimeSpan expireIn)
      {
       base._redisClient.PrependItemToList(listId, value);
       base._redisClient.ExpireEntryIn(listId, expireIn);
      }
    
      /// summary>
      /// 向list中添加value值
      /// /summary>  
      public void AddItemToList(string listId, string value)
      {
       base._redisClient.AddItemToList(listId, value);
      }
    
      /// summary>
      /// 向list中添加value值,并设置过期时间
      /// /summary> 
      public void AddItemToList(string listId, string value, DateTime expireAt)
      {
       base._redisClient.AddItemToList(listId, value);
       base._redisClient.ExpireEntryAt(listId, expireAt);
      }
    
      /// summary>
      /// 向list中添加value值,并设置过期时间
      /// /summary> 
      public void AddItemToList(string listId, string value, TimeSpan expireIn)
      {
       base._redisClient.AddItemToList(listId, value);
       base._redisClient.ExpireEntryIn(listId, expireIn);
      }
    
      /// summary>
      /// 向list中添加多个value值
      /// /summary> 
      public void AddRangeToList(string listId, Liststring> values)
      {
       base._redisClient.AddRangeToList(listId, values);
      }
    
      /// summary>
      /// 向list中添加多个value值,并设置过期时间
      /// /summary> 
      public void AddRangeToList(string listId, Liststring> values, DateTime expireAt)
      {
       base._redisClient.AddRangeToList(listId, values);
       base._redisClient.ExpireEntryAt(listId, expireAt);
      }
    
      /// summary>
      /// 向list中添加多个value值,并设置过期时间
      /// /summary> 
      public void AddRangeToList(string listId, Liststring> values, TimeSpan expireIn)
      {
       base._redisClient.AddRangeToList(listId, values);
       base._redisClient.ExpireEntryIn(listId, expireIn);
      }
    
      #endregion 赋值
    
      #region 获取值
    
      /// summary>
      /// 获取指定list中包含的数据数量
      /// /summary> 
      public long GetListCount(string listId)
      {
       return base._redisClient.GetListCount(listId);
      }
    
      /// summary>
      /// 获取指定list中包含的所有数据集合
      /// /summary> 
      public Liststring> GetAllItemsFromList(string listId)
      {
       return base._redisClient.GetAllItemsFromList(listId);
      }
    
      /// summary>
      /// 获取指定list中下标从startingFrom到endingAt的值集合
      /// /summary> 
      public Liststring> GetRangeFromList(string listId, int startingFrom, int endingAt)
      {
       return base._redisClient.GetRangeFromList(listId, startingFrom, endingAt);
      }
    
      #endregion 获取值
    
      #region 删除
    
      /// summary>
      /// 移除指定list中,listId/value,与参数相同的值,并返回移除的数量
      /// /summary> 
      public long RemoveItemFromList(string listId, string value)
      {
       return base._redisClient.RemoveItemFromList(listId, value);
      }
    
      /// summary>
      /// 从指定list的尾部移除一个数据,并返回移除的数据
      /// /summary> 
      public string RemoveEndFromList(string listId)
      {
       return base._redisClient.RemoveEndFromList(listId);
      }
    
      /// summary>
      /// 从指定list的头部移除一个数据,并返回移除的数据
      /// /summary> 
      public string RemoveStartFromList(string listId)
      {
       return base._redisClient.RemoveStartFromList(listId);
      }
    
      #endregion 删除
    
      #region 其它
    
      /// summary>
      /// 清理数据,保持list长度
      /// /summary>
      /// param name="listId">集合Id/param>
      /// param name="keepStartingFrom">保留起点/param>
      /// param name="keepEndingAt">保留终点/param>
      public void TrimList(string listId, int keepStartingFrom, int keepEndingAt)
      {
       base._redisClient.TrimList(listId, keepStartingFrom, keepEndingAt);
      }
    
      #endregion 其它
    
      #region 发布订阅
    
      /// summary>
      /// 发布
      /// /summary>
      /// param name="channel">频道/param>
      /// param name="message">消息/param>
      public void Publish(string channel, string message)
      {
       base._redisClient.PublishMessage(channel, message);
      }
    
      /// summary>
      /// 订阅
      /// /summary>
      /// param name="channel">频道/param>
      /// param name="actionOnMessage">/param>
      public void Subscribe(string channel, Actionstring, string, IRedisSubscription> actionOnMessage)
      {
       var subscription = base._redisClient.CreateSubscription();
       subscription.OnSubscribe = c =>
       {
        Console.WriteLine($"订阅频道{c}");
        Console.WriteLine();
       };
       //取消订阅
       subscription.OnUnSubscribe = c =>
       {
        Console.WriteLine($"取消订阅 {c}");
        Console.WriteLine();
       };
       subscription.OnMessage += (c, s) =>
       {
        actionOnMessage(c, s, subscription);
       };
       Console.WriteLine($"开始启动监听 {channel}");
       subscription.SubscribeToChannels(channel); //blocking
      }
    
      /// summary>
      /// 取消订阅
      /// /summary>
      /// param name="channel">频道/param>
      public void UnSubscribeFromChannels(string channel)
      {
       var subscription = base._redisClient.CreateSubscription();
       subscription.UnSubscribeFromChannels(channel);
      }
    
      #endregion 发布订阅
     }
    }

    使用如下:

    /// summary>
    /// Redis List的实现为一个双向链表,即可以支持反向查找和遍历,更方便操作,不过带来了部分额外的内存开销,
    /// Redis内部的很多实现,包括发送缓冲队列等也都是用这个数据结构。 
    /// 队列/栈/生产者消费者模型/发布订阅
    /// /summary>
    public static void ShowList()
    {
     using (RedisListService service = new RedisListService())
     {
      service.FlushAll();
      service.AddItemToList("article", "张三");
      service.AddItemToList("article", "李四");
      service.AddItemToList("article", "王五");
      service.PrependItemToList("article", "赵六");
      service.PrependItemToList("article", "钱七");
    
      var result1 = service.GetAllItemsFromList("article"); //一次性获取所有的数据
      var result2 = service.GetRangeFromList("article", 0, 3); //可以按照添加顺序自动排序,而且可以分页获取
      Console.WriteLine($"result1={JsonConvert.SerializeObject(result1)}");
      Console.WriteLine($"result2={JsonConvert.SerializeObject(result2)}");
    
      Console.WriteLine("=====================================================");
    
      //栈:后进先出
      service.FlushAll();
      service.PushItemToList("article", "张三"); //入栈
      service.PushItemToList("article", "李四");
      service.PushItemToList("article", "王五");
      service.PushItemToList("article", "赵六");
      service.PushItemToList("article", "钱七");
    
      for (int i = 0; i  5; i++)
      {
       Console.WriteLine(service.PopItemFromList("article")); //出栈
      }
    
      Console.WriteLine("=====================================================");
    
      //队列:先进先出,生产者消费者模型 
      //MSMQ---RabbitMQ---ZeroMQ---RedisList 学习成本、技术成本
      service.FlushAll();
      service.EnqueueItemOnList("article", "张三"); //入队
      service.EnqueueItemOnList("article", "李四");
      service.EnqueueItemOnList("article", "王五");
      service.EnqueueItemOnList("article", "赵六");
      service.EnqueueItemOnList("article", "钱七");
    
      for (int i = 0; i  5; i++)
      {
       Console.WriteLine(service.DequeueItemFromList("article")); //出队
      }
      //分布式缓存,多服务器都可以访问到,多个生产者,多个消费者,任何产品只被消费一次
     }
    }

    运行结果如下所示:

    下面我们就来看下如何使用上面的API来解决一些具体的问题:

    一、博客数据分页

    应用场景:

      博客网站每天新增的随笔和文章可能都是几千几万的,表里面是几千万数据。首页要展示最新的随笔,还有前20页是很多人访问的。

      这种情况下如果首页分页数据每次都去查询数据库,那么就会有很大的性能问题。

    解决方案:

      每次写入数据库的时候,把 ID_标题 写入到Redis的List中(后面搞个TrimList,只要最近的200个)。

      这样的话用户每次刷页面就不需要去访问数据库了,直接读取Redis中的数据。

      第一页(当然也可以是前几页)的时候可以不体现总记录数,只拿最新数据展示,这样就能避免访问数据库了。

    还有一种就是水平分表了,数据存到Redis的时候可以保存 ID_表名称_标题

    使用List主要是解决数据量大,变化快的数据分页问题。

    二八原则:80%的访问集中在20%的数据,List里面只用保存大概的量就够用了。

    using TianYa.Redis.Service;
    
    namespace MyRedis.Scene
    {
     /// summary>
     /// 博客数据分页
     /// 
     /// 应用场景:
     ///  博客网站每天新增的随笔和文章可能都是几千几万的,表里面是几千万数据。首页要展示最新的随笔,还有前20页是很多人访问的。
     ///  这种情况下如果首页分页数据每次都去查询数据库,那么就会有很大的性能问题。
     /// 
     /// 解决方案:
     ///  每次写入数据库的时候,把 ID_标题 写入到Redis的List中(后面搞个TrimList,只要最近的200个)。
     ///  这样的话用户每次刷页面就不需要去访问数据库了,直接读取Redis中的数据。
     ///  第一页(当然也可以是前几页)的时候可以不体现总记录数,只拿最新数据展示,这样就能避免访问数据库了。
     /// 
     /// 还有一种就是水平分表了,数据存到Redis的时候可以保存 ID_表名称_标题
     /// 
     /// 使用List主要是解决数据量大,变化快的数据分页问题。
     /// 二八原则:80%的访问集中在20%的数据,List里面只用保存大概的量就够用了。
     /// /summary>
     public class BlogPageList
     {
      public static void Show()
      {
       using (RedisListService service = new RedisListService())
       {
        service.AddItemToList("newBlog", "10001_IOC容器的实现原理");
        service.AddItemToList("newBlog", "10002_AOP面向切面编程");
        service.AddItemToList("newBlog", "10003_行为型设计模式");
        service.AddItemToList("newBlog", "10004_结构型设计模式");
        service.AddItemToList("newBlog", "10005_创建型设计模式");
        service.AddItemToList("newBlog", "10006_GC垃圾回收");
    
        service.TrimList("newBlog", 0, 200); //保留最新的201个(一个List最多只能存放2的32次方-1个)
        var result1 = service.GetRangeFromList("newBlog", 0, 9); //第一页
        var result2 = service.GetRangeFromList("newBlog", 10, 19); //第二页
        var result3 = service.GetRangeFromList("newBlog", 20, 29); //第三页
       }
      }
     }
    }

    二、生产者消费者模型

    分布式缓存,多服务器都可以访问到,多个生产者,多个消费者,任何产品只被消费一次。(使用队列实现)

    其中一个(或多个)程序写入,另外一个(或多个)程序读取消费。按照时间顺序,数据失败了还可以放回去下次重试。

    下面我们来看个例子:

    Demo中添加了2个控制台应用程序,分别模拟生产者和消费者:

    using System;
    using TianYa.Redis.Service;
    
    namespace TianYa.Producer
    {
     /// summary>
     /// 模拟生产者
     /// /summary>
     class Program
     {
      static void Main(string[] args)
      {
       Console.WriteLine("生产者程序启动了。。。");
       using (RedisListService service = new RedisListService())
       {
        Console.WriteLine("开始生产test产品");
        for (int i = 1; i = 20; i++)
        {
         service.EnqueueItemOnList("test", $"产品test{i}");
        }
    
        Console.WriteLine("开始生产task产品");
        for (int i = 1; i = 20; i++)
        {
         service.EnqueueItemOnList("task", $"产品task{i}");
        }
        Console.WriteLine("模拟生产结束");
    
        while (true)
        {
         Console.WriteLine("************请输入数据************");
         string testTask = Console.ReadLine();
         service.EnqueueItemOnList("test", testTask);
        }
       }
      }
     }
    }
    using System;
    using System.Threading;
    using TianYa.Redis.Service;
    
    namespace TianYa.Consumer
    {
     /// summary>
     /// 模拟消费者
     /// /summary>
     class Program
     {
      static void Main(string[] args)
      {
       Console.WriteLine("消费者程序启动了。。。");
       using (RedisListService service = new RedisListService())
       {
        while (true)
        {
         var result = service.BlockingDequeueItemFromLists(new string[] { "test", "task" }, TimeSpan.FromHours(1));
         Thread.Sleep(100);
         Console.WriteLine($"消费者消费了 {result.Id} {result.Item}");
        }
       }
      }
     }
    }

    接下来我们使用.NET Core CLI来启动2个消费者实例和1个生产者实例,运行结果如下所示:

    像这种异步队列在项目中有什么价值呢?

    PS:此处事务是一个很大问题,真实项目中需根据实际情况决定是否采用异步队列。

    三、发布订阅

    发布订阅:

      发布一个数据,全部的订阅者都能收到。

      观察者,一个数据源,多个接收者,只要订阅了就可以收到的,能被多个数据源共享。

      观察者模式:微信订阅号---群聊天---数据同步。。。

    下面我们来看个小Demo:

    /// summary>
    /// 发布订阅
    ///  发布一个数据,全部的订阅者都能收到。
    ///  观察者,一个数据源,多个接收者,只要订阅了就可以收到的,能被多个数据源共享。
    ///  观察者模式:微信订阅号---群聊天---数据同步。。。
    /// /summary>
    public static void ShowPublishAndSubscribe()
    {
     Task.Run(() =>
     {
      using (RedisListService service = new RedisListService())
      {
       service.Subscribe("TianYa", (c, message, iRedisSubscription) =>
       {
        Console.WriteLine($"注册{1}{c}:{message},Dosomething else");
        if (message.Equals("exit"))
         iRedisSubscription.UnSubscribeFromChannels("TianYa");
       });//blocking
      }
     });
     Task.Run(() =>
     {
      using (RedisListService service = new RedisListService())
      {
       service.Subscribe("TianYa", (c, message, iRedisSubscription) =>
       {
        Console.WriteLine($"注册{2}{c}:{message},Dosomething else");
        if (message.Equals("exit"))
         iRedisSubscription.UnSubscribeFromChannels("TianYa");
       });//blocking
      }
     });
     Task.Run(() =>
     {
      using (RedisListService service = new RedisListService())
      {
       service.Subscribe("Twelve", (c, message, iRedisSubscription) =>
       {
        Console.WriteLine($"注册{3}{c}:{message},Dosomething else");
        if (message.Equals("exit"))
         iRedisSubscription.UnSubscribeFromChannels("Twelve");
       });//blocking
      }
     });
     using (RedisListService service = new RedisListService())
     {
      Thread.Sleep(1000);
      service.Publish("TianYa", "TianYa1");
      Thread.Sleep(1000);
      service.Publish("TianYa", "TianYa2");
      Thread.Sleep(1000);
      service.Publish("TianYa", "TianYa3");
    
      Thread.Sleep(1000);
      service.Publish("Twelve", "Twelve1");
      Thread.Sleep(1000);
      service.Publish("Twelve", "Twelve2");
      Thread.Sleep(1000);
      service.Publish("Twelve", "Twelve3");
    
      Thread.Sleep(1000);
      Console.WriteLine("**********************************************");
    
      Thread.Sleep(1000);
      service.Publish("TianYa", "exit");
      Thread.Sleep(1000);
      service.Publish("TianYa", "TianYa6");
      Thread.Sleep(1000);
      service.Publish("TianYa", "TianYa7");
      Thread.Sleep(1000);
      service.Publish("TianYa", "TianYa8");
    
      Thread.Sleep(1000);
      service.Publish("Twelve", "exit");
      Thread.Sleep(1000);
      service.Publish("Twelve", "Twelve6");
      Thread.Sleep(1000);
      service.Publish("Twelve", "Twelve7");
      Thread.Sleep(1000);
      service.Publish("Twelve", "Twelve8");
    
      Thread.Sleep(1000);
      Console.WriteLine("结束");
     }
    }

    运行结果如下所示:

    至此本文就全部介绍完了,如果觉得对您有所启发请记得点个赞哦!!!

    Demo源码:

    链接: https://pan.baidu.com/s/1_kEMCtbf2iT5pLV7irxR5Q 提取码: v4sr

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