淺談java如何實現Redis的LRU緩存機制

目錄LRU概述使用LinkedHashMap實現 使用LinkedHashMap簡單方法實現雙鏈表+hashmapLRU概述

最近使用的放在前面,最近沒用的放在后面,如果來了一個新的數,此時內存滿了,就需要把舊的數淘汰,那為了方便移動數據,肯定就得使用鏈表類似的數據結構,再加上要判斷這條數據是不是最新的或者最舊的那么應該也要使用hashmap等key-value形式的數據結構。

使用LinkedHashMap實現

package thread;import java.util.LinkedHashMap;import java.util.Map; public class LRUCacheTest { int capacity; Map<Integer,Integer> map; public LRUCacheTest(int capacity){this.capacity = capacity;map = new LinkedHashMap<>(); } public int get(int key){//沒有找到 if(!map.containsKey(key)){ return -1; } Integer value = map.remove(key); map.put(key,value); return value; } public void put(int key,int value){if(map.containsKey(key)){ map.remove(key); map.put(key,value); return;}map.put(key,value);//超出capacity，刪除最久沒用的即第一個,或者可以復寫removeEldestEntry方法if(map.size() > capacity){ map.remove(map.entrySet().iterator().next().getKey());} } public static void main(String[] args) {LRUCacheTest lruCache = new LRUCacheTest(10);for (int i = 0; i < 10; i++) { lruCache.map.put(i,i); System.out.print(lruCache.map.size()+'t');}System.out.println();System.out.println(lruCache.map);lruCache.put(10,200);System.out.println(lruCache.map);lruCache.put(11,100);System.out.println(lruCache.map);lruCache.get(2);System.out.println(lruCache.map); } }

結果來看是正確的,距離當前時間最遠的數據被淘汰

使用LinkedHashMap簡單方法實現

LinkedHashMap是維護了雙向鏈表的HashMap,保持了插入元素的順序。

LinkedHashMap提供了一個鉤子方法,在新插入元素后可以決定是否刪除最老的元素。

復寫removeEldestEntry實現

package thread;import java.util.LinkedHashMap;import java.util.Map; public class LRUByLinkedHashMap extends LinkedHashMap<Integer,Integer> { /** * LRU中最大元素數量 */ private int maxSize; public LRUByLinkedHashMap(int maxSize) {// 容量為最大值/0.75，即最大負載容量為maxSize// accessOrder=true 根據查詢排序，即最近被使用的放到后面super((int) Math.ceil(maxSize / 0.75) + 1, 0.75f, true);this.maxSize = maxSize; } /** * 此方法為鉤子方法，map插入元素時會調用此方法 * 此方法返回true則證明刪除最老的因子 * @param eldest * @return */ @Override protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<Integer, Integer> eldest) {return size() > maxSize; } public static void main(String[] args) {LRUByLinkedHashMap hashMap = new LRUByLinkedHashMap(10);for (int i = 0; i < 10; i++) { hashMap.put(i,i); System.out.print(hashMap.size()+'t');}System.out.println();System.out.println(hashMap);hashMap.put(10,200);System.out.println(hashMap);hashMap.put(11,100);System.out.println(hashMap);hashMap.get(10);System.out.println(hashMap); } }

雙鏈表+hashmap

package thread;import java.util.HashMap;import java.util.Map; public class LRURedis { private int capacity; private Map<Integer,ListNode> map; private ListNode head; private ListNode tail; public LRURedis(int capacity){ this.capacity = capacity; map = new HashMap<>(); head = new ListNode(-1,-1); tail = new ListNode(-1,-1); head.next = tail; tail.pre = head; } public int get(int key){if(!map.containsKey(key)){ return -1;}ListNode node = map.get(key);node.pre.next = node.next;node.next.pre = node.pre;return node.val; } public void put(int key,int value){if (get(key)!=-1){ map.get(key).val = value; return;} ListNode node = new ListNode(key,value);map.put(key,node);moveToTail(node); if (map.size() > capacity){ map.remove(head.next.key); head.next = head.next.next; head.next.pre = head;} } //把節點移動到尾巴 private void moveToTail(ListNode node) {node.pre = tail.pre;tail.pre = node;node.pre.next = node;node.next = tail; } //定義雙向鏈表節點 private class ListNode{int key;int val;ListNode pre;ListNode next; //初始化雙向鏈表public ListNode(int key,int val){ this.key = key; this.val = val; pre = null; next = null;} }}

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