每日一题
面试题16.25.LRU缓存
一张图秒懂 LRU！
问：需要几个哨兵节点？
答：一个就够了。一开始哨兵节点 dummy 的 prev 和 next 都指向 dummy。随着节点的插入，dummy 的 next 指向链表的第一个节点（最上面的书），prev 指向链表的最后一个节点（最下面的书）。
问：为什么节点要把 key 也存下来？
答：在删除链表末尾节点时，也要删除哈希表中的记录，这需要知道末尾节点的 key。
代码
java
public class LRUCache {
private static class Node {
int key, value;
Node prev, next;
Node(int k, int v) {
key = k;
value = v;
}
}
private final int capacity;
private final Node dummy = new Node(0, 0); // 哨兵节点
private final Map<Integer, Node> keyToNode = new HashMap<>();
public LRUCache(int capacity) {
this.capacity = capacity;
dummy.prev = dummy;
dummy.next = dummy;
}
public int get(int key) {
Node node = getNode(key);
return node != null ? node.value : -1;
}
public void put(int key, int value) {
Node node = getNode(key);
if (node != null) { // 有这本书
node.value = value; // 更新 value
return;
}
node = new Node(key, value); // 新书
keyToNode.put(key, node);
pushFront(node); // 放在最上面
if (keyToNode.size() > capacity) { // 书太多了
Node backNode = dummy.prev;
keyToNode.remove(backNode.key);
remove(backNode); // 去掉最后一本书
}
}
private Node getNode(int key) {
if (!keyToNode.containsKey(key)) { // 没有这本书
return null;
}
Node node = keyToNode.get(key); // 有这本书
remove(node); // 把这本书抽出来
pushFront(node); // 放在最上面
return node;
}
// 删除一个节点（抽出一本书）
private void remove(Node x) {
x.prev.next = x.next;
x.next.prev = x.prev;
}
// 在链表头添加一个节点（把一本书放在最上面）
private void pushFront(Node x) {
x.prev = dummy;
x.next = dummy.next;
x.prev.next = x;
x.next.prev = x;
}
}复杂度分析
时间复杂度：所有操作均为 O(1)。
空间复杂度：O(min(p,capacity))，其中 p 为 put 的调用次数。
注意：
内部类（如Node）声明为static
在Java中，内部类（如Node）若声明为static，则不持有外部类（LRUCache）的引用。如果Node是非static（如原代码中的public class Node），则每个Node对象会隐式关联到一个LRUCache实例，导致：
内存泄漏风险：当LRUCache实例被销毁后，Node对象因持有外部类引用而无法被垃圾回收。
不必要的依赖：Node本身仅需存储键值和链表指针，无需访问LRUCache的实例字段（如capacity或dummy）。
思考引导：
如果Node是非static，当调用LRUCache cache = new LRUCache(10);后，cache被设为null，但Node对象仍因持有cache引用而无法回收。这会导致什么后果？
如果Node是非static（即默认内部类），当LRUCache实例被销毁后，Node对象仍隐式持有该实例的引用，导致垃圾回收器无法回收Node对象。后果是：内存持续泄漏，应用占用内存不断增长，最终可能引发OutOfMemoryError（内存溢出）。
（例如：频繁创建/销毁LRUCache实例时，内存泄漏会加速系统崩溃。）