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这篇文章主要讲解了Java实现一个基于LRU时间复杂度为O(1)的缓存的方法,内容清晰明了,对此有兴趣的小伙伴可以学习一下,相信大家阅读完之后会有帮助。
LRU:Least Recently Used最近最少使用,当缓存容量不足时,先淘汰最近最少使用的数据。就像JVM垃圾回收一样,希望将存活的对象移动到内存的一端,然后清除其余空间。
缓存基本操作就是读、写、淘汰删除。
读操作时间复杂度为O(1)的那就是hash操作了,可以使用HashMap索引 key。
写操作时间复杂度为O(1),使用链表结构,在链表的一端插入节点,是可以完成O(1)操作,但是为了配合读,还要再次将节点放入HashMap中,put操作最优是O(1),最差是O(n)。
不少童鞋就有疑问了,写入时又使用map进行了put操作,为何缓存不直接使用map?没错,首先使用map存储了节点数据就是采用空间换时间,但是淘汰删除不好处理,使用map如何去记录最近最少使用(涉及到时间、频次问题)。so,使用链表可以将活跃节点移动到链表的一端,淘汰时直接从另一端进行删除。
public class LruCache<K,V> { /** 这里简单点直接初始化了*/ private int capacity = 2; private int size = 0; private HashMap<K,DoubleListNode<K,V>> cache = new HashMap<>(capacity); private DoubleListNode<K,V> lruNode = new DoubleListNode<K, V>(null,null,null,null); private DoubleListNode<K,V> mruNode = new DoubleListNode<K, V>(null,null,null,null); public V get(K key){ DoubleListNode<K,V> target = cache.get(key); if (target == null) { return null; } /** 使用过就移动到右侧 */ move2mru(target); return target.value; } public void put(K key,V value){ if(cache.containsKey(key)){ DoubleListNode<K,V> temp = cache.get(key); temp.value = value; /** 使用过就移动到右侧 */ move2mru(temp); return; } /** 容量满了清除左侧 */ if(size >= capacity){ evict4lru(); } DoubleListNode<K,V> newNode = new DoubleListNode<>(mruNode,null,key,value); if(size == 0){ lruNode.next = newNode; } mruNode.next = newNode; mruNode = newNode; cache.put(key,newNode); size++; } private void move2mru(DoubleListNode<K,V> newMru){ DoubleListNode<K,V> pre = newMru.pre; DoubleListNode<K,V> next = newMru.next; pre.next = next; newMru.pre = mruNode; mruNode.next = newMru; mruNode = newMru; } private void evict4lru(){ cache.remove(lruNode.next.key); lruNode.next = lruNode.next.next; size--; } public String toString(){ StringBuffer sb = new StringBuffer("lru -> "); DoubleListNode<K,V> temp = lruNode; while(temp!=null){ sb.append(temp.key).append(":").append(temp.value); sb.append(" -> "); temp = temp.next; } sb.append(" -> mru "); return sb.toString(); } public static void main(String[] args) { LruCache<String,String> cache = new LruCache<>(); cache.put("1","1"); System.out.println(cache); cache.get("1"); cache.put("2","2"); System.out.println(cache); cache.put("3","3"); System.out.println(cache); cache.put("4","4"); System.out.println(cache); } } class DoubleListNode<K,V>{ K key; V value; DoubleListNode<K,V> pre; DoubleListNode<K,V> next; public DoubleListNode(K key,V value){ this.key = key; this.value = value; } public DoubleListNode(DoubleListNode<K,V> pre,DoubleListNode<K,V> next,K key,V value){ this.pre = pre; this.next = next; this.key = key; this.value = value; } }
这里使用链表,及HashMap完成了基于LRU的缓存,其中HashMap主要用来快速索引key,链表用来完成LRU机制。当然尚有许多不足,包括缓存移除remove,缓存ttl,线程安全等。
看完上述内容,是不是对Java实现一个基于LRU时间复杂度为O(1)的缓存的方法有进一步的了解,如果还想学习更多内容,欢迎关注亿速云行业资讯频道。
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