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在Java中实现LRU Cache

,LRU(Least Recently Used,最近最少使用)是一种缓存淘汰算法,它根据数据的访问顺序来决定是否淘汰某个缓存项。以下是实现LRU Cache的步骤:

  1. 创建一个双向链表来维护缓存项的顺序,每个节点包含key和value两个属性。
  2. 创建一个HashMap来存储key和对应的节点对象,以实现快速查找。
  3. 设定缓存的容量大小,如果插入新的缓存项时超过容量大小,则需要删除最久未使用的缓存项。
  4. 在获取缓存项时,如果该项存在于缓存中,则将其移到链表的头部,表示最近使用过。
  5. 在插入新的缓存项时,如果该项已存在于缓存中,则更新其值,并将其移到链表头部。如果不存在于缓存中,则创建新的节点,并将其插入链表头部,同时将其添加到HashMap中。
  6. 在删除缓存项时,如果该项存在于缓存中,则将其从链表和HashMap中删除。

下面是一个示例代码实现:

代码语言:txt
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import java.util.HashMap;

class LRUCache {
    private int capacity;
    private Node head;
    private Node tail;
    private HashMap<Integer, Node> map;

    class Node {
        int key;
        int value;
        Node prev;
        Node next;

        Node(int key, int value) {
            this.key = key;
            this.value = value;
        }
    }

    public LRUCache(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        map = new HashMap<>();
        head = new Node(0, 0);
        tail = new Node(0, 0);
        head.next = tail;
        tail.prev = head;
    }

    public int get(int key) {
        if (map.containsKey(key)) {
            Node node = map.get(key);
            remove(node);
            addToHead(node);
            return node.value;
        }
        return -1;
    }

    public void put(int key, int value) {
        if (map.containsKey(key)) {
            Node node = map.get(key);
            node.value = value;
            remove(node);
            addToHead(node);
        } else {
            if (map.size() >= capacity) {
                map.remove(tail.prev.key);
                remove(tail.prev);
            }
            Node node = new Node(key, value);
            map.put(key, node);
            addToHead(node);
        }
    }

    private void remove(Node node) {
        node.prev.next = node.next;
        node.next.prev = node.prev;
    }

    private void addToHead(Node node) {
        node.next = head.next;
        node.next.prev = node;
        node.prev = head;
        head.next = node;
    }
}

上述代码使用双向链表和HashMap实现了LRU Cache。双向链表用于维护缓存项的顺序,HashMap用于实现快速查找。LRUCache类的构造函数初始化了缓存的容量、双向链表的头部和尾部节点,以及HashMap。get()方法根据缓存项的键获取对应的节点,并将该节点移到链表的头部,表示最近使用过。put()方法插入新的缓存项时,如果容量已满,则删除链表尾部的节点和对应的HashMap中的键值对,然后将新的节点插入链表头部,并加入HashMap中。如果缓存项已存在,则更新其值并将其移到链表头部。

这是一个简单的LRU Cache实现示例,适用于小规模的缓存场景。在实际应用中,还需要根据具体需求对LRU Cache进行性能优化和线程安全处理。

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