redis系列：通过队列案例学习list命令

前言

这一篇文章将讲述Redis中的list类型命令，同样也是通过demo来讲述，其他部分这里就不在赘述了。

项目Github地址：https://github.com/rainbowda/learnWay/tree/master/learnRedis/case-list

案例

demo功能是队列，整个demo的大致页面如下。左边是存储到Redis中的数据，右边是从Redis中弹出的数据。

准备工作

首先定义一个存储list的key

private static final String LIST_KEY = "list:1";

队列的key就用list:1

redis操作对象

private RedisTemplate redisTemplate;
//string 命令操作对象
private ValueOperations valueOperations;
//list 命令操作对象
private ListOperations listOperations;

list在Redis中的结构可以看下图（图片来源于Redis in Action）。

插入数据

头部插入

命令介绍

命令	用例	描述
LPUSH	LPUSH key value [value ...]	将所有指定的值插入到存于 key 的列表的头部。 如果 key 不存在，那么在进行 push 操作前会创建一个空列表。
LPUSHX	LPUSHX key value	只有当 key 已经存在并且存着一个 list 的时候，在这个 key 下面的 list 的头部插入 value。

接下来看看demo中头部插入的功能，点击下图中头部插入按钮，然后在弹出框中填入数字0，点击提交后整个头部插入流程结束。可以看到左边的队列数据出现了一条{"data":"0"} 数据，在数据{"data":"1"} 上面。

来看看后台的方法

@RequestMapping(value = "/leftPop",method = RequestMethod.GET)
public Object leftPop(){
    return listOperations.leftPop(LIST_KEY);
}

如果需要在Redis中操作，可以敲下面的命令

lpush list:1 "{\"data\":\"0\"}" 

尾部插入

命令介绍

命令	用例	描述
RPUSH	RPUSH key value [value ...]	向存于 key 的列表的尾部插入所有指定的值。如果 key 不存在，那么会创建一个空的列表然后再进行 push 操作。
RPUSHX	RPUSHX key value	将值 value 插入到列表 key 的表尾, 当且仅当 key 存在并且是一个列表。

接下来看看demo中尾部插入的功能，点击下图中尾部插入按钮，然后在弹出框中填入数字11，点击提交后整个新增流程结束。可以看到左边的队列数据出现了一条{"data":"11"} 数据，在数据{"data":"10"}下面。

来看看后台的方法

@RequestMapping(value = "/rightPop",method = RequestMethod.GET)
public Object rightPop(){
    return listOperations.rightPop(LIST_KEY);
}

如果需要在Redis中操作，可以敲下面的命令

rpush list:1 "{\"data\":\"11\"}" 

列表查询

命令介绍

同样先看看相关的获取值命令

命令	用例	描述
LRANGE	LRANGE key start stop	返回存储在 key 的列表里指定范围内的元素。
LINDEX	LINDEX key index	返回列表里的元素的索引 index 存储在 key 里面。
LLEN	LLEN key	返回存储在 key 里的list的长度。

后台查询方法，将新增的内容查询出来

@RequestMapping(value = "/getList",method = RequestMethod.GET)
public List getList(){
    List list = listOperations.range(LIST_KEY, 0, -1);

    //可以用size获取成员长度
    //listOperations.size(LIST_KEY);

    return list;
}

数据弹出

头部弹出

命令	用例	描述
LPOP	LPOP key	移除并且返回 key 对应的 list 的第一个元素。
BLPOP	BLPOP key [key ...] timeout	它是命令 LPOP 的阻塞版本，这是因为当给定列表内没有任何元素可供弹出的时候， 连接将被 BLPOP 命令阻塞。

接下来看看头部弹出的功能，点击下图中头部弹出按钮，可以看到左边的队列顶部数据减少了，在右边弹出的数据出现了左边队列数据消失的数据。

来看看后台的方法

@RequestMapping(value = "/leftPop",method = RequestMethod.GET)
public Object leftPop(){
    return listOperations.leftPop(LIST_KEY);
}

如果需要在Redis中操作，可以敲下面的命令

lpop list:1 

尾部弹出

命令	用例	描述
RPOP	RPOP key	移除并返回存于 key 的 list 的最后一个元素。
BRPOP	BRPOP key [key ...] timeout	它是 RPOP 的阻塞版本，因为这个命令会在给定list无法弹出任何元素的时候阻塞连接。

接下来看看尾部弹出的功能，点击下图中尾部弹出按钮，可以看到左边的队列尾部数据减少了，在右边弹出的数据出现了左边队列数据消失的数据。

来看看后台的方法

@RequestMapping(value = "/rightPop",method = RequestMethod.GET)
public Object rightPop(){
    return listOperations.rightPop(LIST_KEY);
}

如果需要在Redis中操作，可以敲下面的命令

rpop list:1 

其他命令

命令	用例	描述
LINSERT	LINSERT key BEFORE|AFTER pivot value	把 value 插入存于 key 的列表中在基准值 pivot 的前面或后面。
LREM	LREM key count value	从存于 key 的列表里移除前 count 次出现的值为 value 的元素。
LSET	LSET key index value	设置 index 位置的list元素的值为 value。
LTRIM	LTRIM key start stop	修剪(trim)一个已存在的 list，这样 list 就会只包含指定范围的指定元素。
RPOPLPUSH	RPOPLPUSH source destination	原子性地返回并移除存储在 source 的列表的最后一个元素（列表尾部元素）， 并把该元素放入存储在 destination 的列表的第一个元素位置（列表头部）。
BRPOPLPUSH	BRPOPLPUSH source destination timeout	BRPOPLPUSH 是 RPOPLPUSH 的阻塞版本。

RPOPLPUSH和BRPOPLPUSH

这两个命令作用其实是相同的，只不过BRPOPLPUSH是阻塞的，当没有数据时，会一直阻塞，直到有数据。

在Redis官方文档中，用RPOPLPUSH命令举了两个例子，一个是Reliable queue（安全的队列 ），另一个是Circular list（循环列表）。

Reliable queue（安全的队列 ）

Redis通常都被用做一个处理各种后台工作或消息任务的消息服务器。 一个简单的队列模式就是：生产者把消息放入一个列表中，等待消息的消费者用 RPOP 命令（用轮询方式）， 或者用 BRPOP 命令（如果客户端使用阻塞操作会更好）来得到这个消息。

然而，因为消息有可能会丢失，所以这种队列并是不安全的。例如，当接收到消息后，出现了网络问题或者消费者端崩溃了， 那么这个消息就丢失了。

RPOPLPUSH (或者其阻塞版本的 BRPOPLPUSH） 提供了一种方法来避免这个问题：消费者端取到消息的同时把该消息放入一个正在处理中的列表。 当消息被处理了之后，该命令会使用 LREM 命令来移除正在处理中列表中的对应消息。

另外，可以添加一个客户端来监控这个正在处理中列表，如果有某些消息已经在这个列表中存在很长时间了（即超过一定的处理时限）， 那么这个客户端会把这些超时消息重新加入到队列中。

翻译来自 http://www.redis.cn/commands/rpoplpush.html

Circular list（循环列表）

RPOPLPUSH 命令的 source 和 destination 是相同的话， 那么客户端在访问一个拥有n个元素的列表时，可以在 O(N) 时间里一个接一个获取列表元素， 而不用像 LRANGE 那样需要把整个列表从服务器端传送到客户端。

上面这种模式即使在以下两种情况下照样能很好地工作： * 有多个客户端同时对同一个列表进行旋转（rotating）：它们会取得不同的元素，直到列表里所有元素都被访问过，又从头开始这个操作。 * 有其他客户端在往列表末端加入新的元素。

这个模式让我们可以很容易地实现这样一个系统：有 N 个客户端，需要连续不断地对一批元素进行处理，而且处理的过程必须尽可能地快。 一个典型的例子就是服务器上的监控程序：它们需要在尽可能短的时间内，并行地检查一批网站，确保它们的可访问性。

值得注意的是，使用这个模式的客户端是易于扩展（scalable）且安全的（reliable），因为即使客户端把接收到的消息丢失了， 这个消息依然存在于队列中，等下次迭代到它的时候，由其他客户端进行处理。

翻译来自 http://www.redis.cn/commands/rpoplpush.html

案例-约瑟夫问题

约瑟夫问题（有时也称为约瑟夫斯置换），是一个出现在计算机科学和数学中的问题。在计算机编程的算法中，类似问题又称为约瑟夫环。

人们站在一个等待被处决的圈子里。 计数从圆圈中的指定点开始，并沿指定方向围绕圆圈进行。 在跳过指定数量的人之后，执行下一个人。 对剩下的人重复该过程，从下一个人开始，朝同一方向跳过相同数量的人，直到只剩下一个人，并被释放。

问题即，给定人数、起点、方向和要跳过的数字，选择初始圆圈中的位置以避免被处决。

来自维基百科 https://zh.wikipedia.org/wiki/约瑟夫斯问题

思路

定义一个list key为josephus，利用

RPOPLPUSH  josephus josephus

命令来构造循环链表，每当数到3时，使用rpop

rpop josephus

命令弹出

代码实现

public class JosephusProblem extends RedisBaseConnection {

    @Test
    public void test() {
        //构造数据
        for (int i = 1; i <= 41; i++) {
            listOperations.leftPush("josephus", String.valueOf(i));
        }

        int index = 1;
        while (listOperations.size("josephus") > 0) {
            //当数到3时，弹出
            if (index == 3) {
                System.out.println(listOperations.range("josephus", 0, -1));
                System.out.println("当前被杀的人是：" + listOperations.rightPop("josephus"));
                index = 0;
            } else {
                listOperations.rightPopAndLeftPush("josephus", "josephus");
            }
            index++;
        }
    }
}

整个代码步骤如下

1. 先是模拟有41个人（向redis中key为josephus的list添加41个数据）
2. 定义索引index
3. 循环判断key为josephus的数据长度是否大于0
4. 当索引index为3时，调用Redis的rpop命令弹出对应的数据。索引index不为3时，调用RPOPLPUSH命令，将对应的数据放到队列头部
5. 索引index加1

运行结果有点长，这里只截图最后一部分的结果，如下

约瑟夫问题代码请点击JosephusProblem.java

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建议学习的人最好每个命令都去敲下，加深印象。下面诗句送给你们。

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。————出自《冬夜读书示子聿》