LeetCode LRU算法

LRU(Least recently used,最近最少使用)算法是目前广泛使用的缓存淘汰算法。算法思想是如果数据最近被访问(读或写),那么将来被访问的概率也更高。所以长期不被访问的数据将会被淘汰。

LeetCode的146题要求实现这一算法。

public class LRUCache {
    private final int capacity;
    private Map<Integer, Integer> map;

    public LRUCache(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        this.map = new LinkedHashMap<Integer, Integer>() {
            private static final long serialVersionUID = 23L;

            @Override
            protected boolean removeEldestEntry(java.util.Map.Entry<Integer, Integer> eldest) {
                return size() > LRUCache.this.capacity;
            }
        };

    }

    public int get(int key) {
        Integer value = map.get(key);
        if (value != null) {
            map.remove(key);
            map.put(key, value);
        } else {
            value = -1;
        }
        return value;
    }

    public void put(int key, int value) {
        if (map.containsKey(key)) {
            map.remove(key);
        }
        map.put(key, value);
    }
}

上面这段代码可以继续优化。

public LRUCache(int capacity) {
    this.capacity = capacity;
    this.map = new LinkedHashMap<Integer, Integer>(32, 0.75f, true) {
        private static final long serialVersionUID = 23L;

        @Override
        protected boolean removeEldestEntry(java.util.Map.Entry<Integer, Integer> eldest) {
            return size() > LRUCache.this.capacity;
        }
    };
}

LinkedHashMap本就可以按照访问访问顺序排序,当时没有注意到这个构造方法。其余代码略去。

从LinkedHashMap的构造方法来看,可以分成两类:按插入顺序排序,按访问顺序排序。

我的提交代码非常依赖LinkedHashMap这种数据结构,从类名上看来,它和HashMap必然有所关系。其实它是HashMap的子类,在HashMap基础上增加排序功能,让输出顺序与插入顺序或者访问顺序相同,即最后一个插入(或访问)的元素最后一个输出。

HashMap的实现依赖链表数组(数组的每个元素是链表),但里面的元素是无序的。LinkedHashMap在其基础之上,增加了一个链表来记录元素的顺序。

通过对比这两类,完美体现了面向对象编程的继承机制,需要深刻体会!

学习一个类的最基本最重要的方法就是JDK文档。一段官方文档,胜过千句啰嗦。

Hash table and linked list implementation of the Map interface, with predictable iteration order. This implementation differs from HashMap in that it maintains a doubly-linked list running through all of its entries.

LinkedHashMap还可以在某种特点条件下removeEldestEntry,这也是实现LRU算法的一个关键。

Returns true if this map should remove its eldest entry. This method is invoked by put and putAll after inserting a new entry into the map. It provides the implementor with the opportunity to remove the eldest entry each time a new one is added. This is useful if the map represents a cache: it allows the map to reduce memory consumption by deleting stale entries.

常见用法:

private static final int MAX_ENTRIES = 100;
protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
        return size() > MAX_ENTRIES;
}

原题:LRU Cache

参考资料:LinkedHashMap (Java Platform SE 8 )

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