基于LinkedHashMap 的LRU 缓存淘汰机制

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本文深入探讨了LRU(Least Recently Used)缓存淘汰机制的实现原理，通过使用Java中的LinkedHashMap，详细介绍了如何构建并操作一个LRU缓存。文章解释了LinkedHashMap与HashMap的区别，以及LinkedHashMap如何维护迭代顺序，特别强调了其在构建LRU缓存中的应用。

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 * LRU 缓存淘汰机制:即Least Recently Used 最近最少使用
 * 这是一个包装类，将LinkedHashMap 进行包装
 * LinkedHashMap与 HashMap 的不同之处在于，LinkedHashMap维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序
 此实现可以让客户避免未指定的、由 HashMap（及 Hashtable）所提供的通常为杂乱无章的排序工作，同时无需增加与 TreeMap相关的成本
 * LinkedHashMap提供特殊的构造方法来创建链接哈希映射，该哈希映射的迭代顺序就是最后访问其条目的顺序，
 * 从近期访问最少到近期访问最多的顺序（访问顺序）。这种映射很适合构建 LRU 缓存

import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Collection;
import java.util.Map;
import java.util.ArrayList;/**
 * LRU 缓存淘汰机制:即Least Recently Used 最近最少使用
 * 这是一个包装类，将LinkedHashMap 进行包装
 * LinkedHashMap与 HashMap 的不同之处在于，LinkedHashMap维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序
 * 此实现可以让客户避免未指定的、由 HashMap（及 Hashtable）所提供的通常为杂乱无章的排序工作，同时无需增加与 TreeMap 相关的成本
 * LinkedHashMap提供特殊的构造方法来创建链接哈希映射，该哈希映射的迭代顺序就是最后访问其条目的顺序，
 * 从近期访问最少到近期访问最多的顺序（访问顺序）。这种映射很适合构建 LRU 缓存
 */


public class LRUCache<K, V> {
    private static final float LOAD_FACTOR = 0.75f;
    private LinkedHashMap<K, V> map;
    private int cacheSize;

    // 构造函数：cacheSize 表示缓存的大小
    public LRUCache(int cacheSize) {
        this.cacheSize = cacheSize;
        int capacity = (int) Math.ceil(cacheSize / LOAD_FACTOR) + 1;
        map = new LinkedHashMap<K, V>(capacity, LOAD_FACTOR, true) {//匿名子类
            @Override
            protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K, V> eldest) {//重写removeEldestEntry方法
                return size() > LRUCache.this.cacheSize;
            }
        };
    }


    public synchronized V get(K key) {
        return map.get(key);
    }

    public synchronized void put(K key, V value) {
        map.put(key, value);
    }

    public synchronized void clear() {
        map.clear();
    }

    public synchronized int csize() {
        return map.size();
    }

    public synchronized Collection<Map.Entry<K, V>> getAll() {
        return new ArrayList<>(map.entrySet());
    }

    public static void main(String[] args) {
        LRUCache<String, String> c = new LRUCache<>(3);
        c.put("1", "one");                           // 1
        c.put("2", "two");                           // 2 1
        c.put("3", "three");                         // 3 2 1
        c.put("4", "four");                          // 4 3 2
        if (c.get("2") == null) throw new Error();    // 2 4 3
        c.put("5", "five");                          // 5 2 4
        c.put("4", "second four");                   // 4 5 2
        // 验证缓存内容
        if (c.csize() != 3) throw new Error();
        if (!c.get("4").equals("second four")) throw new Error();
        if (!c.get("5").equals("five")) throw new Error();
        if (!c.get("2").equals("two")) throw new Error();
        // 打印内容
        c.getAll().forEach(System.out::println);
    }

}