如何用LinkedHashMap實現LRU緩存算法

緩存這個東西就是爲了提高運行速度的，由於緩存是在寸土寸金的內存裏面，不是在硬盤裏面，所以容量是很有限的。LRU這個算法就是把最近一次使用時間離現在時間最遠的數據刪除掉。先說說List：每次訪問一個元素後把這個元素放在 List一端，這樣一來最遠使用的元素自然就被放到List的另一端。緩存滿了t的時候就把那最遠使用的元素remove掉。但更實用的是HashMap。因爲List太慢，要刪掉的數據總是位於List底層數組的第一個位置，刪掉之後，後面的數據要向前補位。。所以複雜度是O(n)，那就用鏈表結構的LinkedHashMap唄~，LinkedHashMap默認的元素順序是put的順序，但是如果使用帶參數的構造函數，那麼LinkedHashMap會根據訪問順序來調整內部 順序。 LinkedHashMap的get()方法除了返回元素之外還可以把被訪問的元素放到鏈表的底端，這樣一來每次頂端的元素就是remove的元素。

構造函數如下：

public LinkedHashMap (int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder)；

 initialCapacity   初始容量

 loadFactor    加載因子，一般是 0.75f

accessOrder   false 基於插入順序  true  基於訪問順序（get一個元素後，這個元素被加到最後，使用了LRU  最近最少被使用的調度算法）

來個例子吧：

import java.util.*;

class Test
{
    public static void main(String[] args) throws Exception{

        Map<Integer,Integer> map=new LinkedHashMap<Integer,Integer>(10,0.75f,true);
        map.put(9,3);
        map.put(7,4);
        map.put(5,9);
        map.put(3,4);
        //現在遍歷的話順序肯定是9,7,5,3
        //下面訪問了一下9,3這個鍵值對，輸出順序就變嘍~
        map.get(9);
        for(Iterator<Map.Entry<Integer,Integer>> it=map.entrySet().iterator();it.hasNext();){
            System.out.println(it.next().getKey());
        }
    }
}

輸出

7
5
3
9

好玩吧~

下面開始實現LRU緩存嘍~

import java.util.*;
//擴展一下LinkedHashMap這個類，讓他實現LRU算法
class LRULinkedHashMap<K,V> extends LinkedHashMap<K,V>{
    //定義緩存的容量
    private int capacity;
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    //帶參數的構造器
    LRULinkedHashMap(int capacity){
        //調用LinkedHashMap的構造器，傳入以下參數
        super(16,0.75f,true);
        //傳入指定的緩存最大容量
        this.capacity=capacity;
    }
    //實現LRU的關鍵方法，如果map裏面的元素個數大於了緩存最大容量，則刪除鏈表的頂端元素
    @Override
    public boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K, V> eldest){
        System.out.println(eldest.getKey() + "=" + eldest.getValue());
        return size()>capacity;
    }
}
//測試類
class Test{
public static void main(String[] args) throws Exception{

    //指定緩存最大容量爲4
    Map<Integer,Integer> map=new LRULinkedHashMap<Integer,Intege>(4);
    map.put(9,3);
    map.put(7,4);
    map.put(5,9);
    map.put(3,4);
    map.put(6,6);
    //總共put了5個元素，超過了指定的緩存最大容量
    //遍歷結果
        for(Iterator<Map.Entry<Integer,Integer>> it=map.entrySet().iterator();it.hasNext();){
            System.out.println(it.next().getKey());
        }
    }
}

輸出結果如下

9=3
9=3
9=3
9=3
9=3
7
5
3
6

分析一下：使用帶參數構造器，且啓用LRU模式的LinkedHashMap會在每次有新元素加入的時候，判斷當前儲存元素是否超過了緩存上限，也就是執行

一次removeEldestEntry方法，看最後的遍歷結果，發現果然把9刪除了，LRU發揮作用了~