LinkedList 实现 LRU 缓存

衣衣困2024-07-26 10:37

LRU（Least Recently Used，最近最少使用）缓存是一种缓存淘汰策略，用于在缓存满时淘汰最久未使用的元素。

关键：

缓存选什么结构？

怎么实现访问顺序？

java 复制代码

import java.util.*;

public class LRUCache<K, V> {
    private final int capacity; // 缓存容量
    private final Map<K, V> cache; // 用于存储缓存数据
    private final LinkedList<K> order; // 用于维护访问顺序

    public LRUCache(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        this.cache = new HashMap<>(capacity);
        this.order = new LinkedList<>();
    }

    public V get(K key) {
        if (!cache.containsKey(key)) {
            return null; // 如果缓存中不存在该键，返回 null
        }
        // 将访问的键移到队列的尾部，表示最近使用
        order.remove(key);
        order.addLast(key);
        return cache.get(key);
    }

    public void put(K key, V value) {
        if (cache.containsKey(key)) {
            // 如果缓存中已经存在该键，更新值并将键移到队列的尾部
            cache.put(key, value);
            order.remove(key);
            order.addLast(key);
        } else {
            if (cache.size() >= capacity) {
                // 如果缓存满了，移除最久未使用的键
                K oldestKey = order.removeFirst();
                cache.remove(oldestKey);
            }
            // 添加新键值对到缓存
            cache.put(key, value);
            order.addLast(key);
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        LRUCache<String, String> lruCache = new LRUCache<>(3);

        lruCache.put("1", "one");
        lruCache.put("2", "two");
        lruCache.put("3", "three");
        
        System.out.println(lruCache.get("1")); // 输出: one
        
        lruCache.put("4", "four");
        System.out.println(lruCache.get("2")); // 输出: null (因为2是最久未使用的)
    }
}

测试讲解：

先定义了大小为3的缓存，然后存1,2,3，此时的访问顺序1-2-3，list头部是最早访问的，尾部是最晚访问的，此时缓存已满，然后访问了1，则现在的顺序是2-3-1，可见，2是那个最久没被访问的，我再添加新元素4时，需要删除的是2，顺序变成3-1-4。