怎么在Redis中利用List实现一个双向链表

本篇文章为大家展示了怎么在Redis中利用List实现一个双向链表，内容简明扼要并且容易理解，绝对能使你眼前一亮，通过这篇文章的详细介绍希望你能有所收获。

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--LinkList<value>

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, List<string> 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, List<string> 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, List<string> 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 List<string> 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 List<string> 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, Action<string, 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：

上述内容就是怎么在Redis中利用List实现一个双向链表，你们学到知识或技能了吗？如果还想学到更多技能或者丰富自己的知识储备，欢迎关注亿速云行业资讯频道。