起飞,手撸了一个 LRU 缓存,源码原来这么简单!

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LRU是 Least Recently Used 的缩写,即最近最少使用,是一种常用的页面置换算法,选择最近最久未使用的页面予以淘汰。

LRU 介绍

LRU是 Least Recently Used 的缩写,即最近最少使用,是一种常用的页面置换算法,选择最近最久未使用的页面予以淘汰。

简单的说就是,对于一组数据,例如:int[] a = {1,2,3,4,5,6},如果1,2这几个数字经常被使用,那么会排在3,4,5,6的后面,数组变成如下:int[] a = {3,4,5,6,1,2},如果一个数字,经常不被使用,就会排在最前面!

LRU 算法,一般用于热点数据的查询,比如新闻信息,越是能被用户看得多的新闻,越有可能被别的用户所看到,对于那种基本没人访问的新闻,基本都类似存入大海!

在 Java 中,就有这么一个集合类实现了这个功能,它就是LinkedHashMap!

LinkedHashMap 介绍

我们都知道,在java集合中,LinkedHashMap 继承自 HashMap,底层是一个双向链表的数据结构,与 HashMap 不同的是,LinkedHashMap 初始化阶段有个参数accessOrder,默认是false。

public class LinkedHashMap<K,V>
extends HashMap<K,V>
implements Map<K,V>{
/**双向链表的头节点*/
transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;
/**双向链表的尾节点*/
transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;
/**
* 1、如果accessOrder为true的话,则会把访问过的元素放在链表后面,放置顺序是访问的顺序
* 2、如果accessOrder为false的话,则按插入顺序来遍历
*/
final boolean accessOrder;
}

如果传入的是true,则会把最近访问过的元素放在链表后面,放置顺序是访问的顺序,测试如下:

public static void main(String[] args) {
//accessOrder默认为false
Map<String, String> accessOrderFalse = new LinkedHashMap<>();
accessOrderFalse.put("1","1");
accessOrderFalse.put("2","2");
accessOrderFalse.put("3","3");
accessOrderFalse.put("4","4");
System.out.println("acessOrderFalse:"+accessOrderFalse.toString());

//accessOrder设置为true
Map<String, String> accessOrderTrue = new LinkedHashMap<>(16, 0.75f, true);
accessOrderTrue.put("1","1");
accessOrderTrue.put("2","2");
accessOrderTrue.put("3","3");
accessOrderTrue.put("4","4");
accessOrderTrue.get("2");//获取键2
accessOrderTrue.get("3");//获取键3
System.out.println("accessOrderTrue:"+accessOrderTrue.toString());
}

输出结果如下:

acessOrderFalse:{1=1, 2=2, 3=3, 4=4}
accessOrderTrue:{1=1, 4=4, 2=2, 3=3}

可以得知,当我们将accessOrder设置为true的时候,经常被访问的元素会放入前面!

我们利用这个特性,使用 LinkedHashMap 来实现一个 LRU 缓存,操作如下:

  • 创建一个 LinkedHashMap 对象,将accessOrder设置为true;
  • 设定 LinkedHashMap 的容量为n,超过这个值就删除多余的元素;
  • 重写 LinkedHashMap 中removeEldestEntry()方法;

其中removeEldestEntry()表示,如果返回的是true,就会移除最近不被使用的元素,如果返回false,不做任何操作,这个方法每次在add()的时候就会调用。

创建一个 LRU 缓存类,内容如下:

public class LRULinkedHashMap<K, V> extends LinkedHashMap<K, V> {

//创建一个容量为3的LinkedHashMap
private static final int MAX_SIZE = 3;

/**
* 重写LinkedHashMap中removeEldestEntry方法
* @param eldest
* @return
*/
protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
//如果容器中的元素个数大于MAX_SIZE,在每次添加元素的时候,移除容器中最近不被使用的元素
return size() > MAX_SIZE;
}

public LRULinkedHashMap() {
//设置LinkedHashMap初始化容量,负载因子为0.75f,accessOrder设置为true
super(MAX_SIZE, 0.75f, true);
}
}

测试使用:

public static void main(String[] args) {
LRULinkedHashMap<String,String> cache = new LRULinkedHashMap<String,String>();
cache.put("1","a");
cache.put("2","b");
cache.put("3","c");
System.out.println("初始cache内容:" + cache.toString());
cache.get("2");
System.out.println("查询key为2的元素之后,cache内容:" + cache.toString());
cache.put("4","d");
System.out.println("添加新的元素之后,cache内容:" + cache.toString());
}

输出结果如下:

初始cache内容:{1=a, 2=b, 3=c}
查询key为2的元素之后,cache内容:{1=a, 3=c, 2=b}
添加新的元素之后,cache内容:{3=c, 2=b, 4=d}

初始cache内容:{1=a, 2=b, 3=c}查询key为2的元素之后,cache内容:{1=a, 3=c, 2=b}添加新的元素之后,cache内容:{3=c, 2=b, 4=d}

责任编辑:武晓燕 来源: Java极客技术
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