LRU缓存机制

题目

运用你所掌握的数据结构，设计和实现一个LRU (最近最少使用) 缓存机制 。

实现 LRUCache 类：

• LRUCache(int capacity) 以正整数作为容量 capacity 初始化 LRU 缓存
• int get(int key) 如果关键字 key 存在于缓存中，则返回关键字的值，否则返回 -1 。
• void put(int key, int value) 如果关键字已经存在，则变更其数据值；如果关键字不存在，则插入该组「关键字-值」。当缓存容量达到上限时，它应该在写入新数据之前删除最久未使用的数据值，从而为新的数据值留出空间。

策略

• 哈希表+双向链表
  • 如果我们忽略缓存容量有限的条件，那么我们要实现get和put，很容易想到使用map映射，而且也很容易就可以实现。
  • 当加入缓存容量有限这个条件，并且当达到上限时，缓存中的数据要“腾位置”，此时考虑“腾位置”的策略
  • 要“腾位置",那么肯定是选择最“没用”的，LRU的判断准则是——时间，即将缓存中访问时间最早的数据删除，所以需要将所有的数据按时间进行排列，这里就想到了双向链表（双向应该是为了“腾位置”时更快）

代码

class LRUCache {
    // 双链表节点
    class DLinkedNode{
        int key;
        int value;
        DLinkedNode prev;
        DLinkedNode next;
        public DLinkedNode(){}
        public DLinkedNode(int _key,int _value){key = _key;value = _value;}
    }
    // cacheMap
    private Map<Integer,DLinkedNode> cache = new HashMap<Integer,DLinkedNode>();
    // cache大小
    private int size ;
    // cache最大容量
    private int capacity;
    // 头节点和尾节点
    private DLinkedNode head,tail;
   
    // 初始化
    public LRUCache(int capacity) {
        this.size = 0;
        this.capacity = capacity;
        head = new DLinkedNode();
        tail = new DLinkedNode();
        head.next = tail;
        tail.prev = head;
    }
    
    public int get(int key) {
        DLinkedNode node = cache.get(key);
        if(node == null){
            return -1;
        }
        removeNode(node);
        addToHead(node);
        return node.value;
    }
    // 增删时注意list和map要同时增删
    public void put(int key, int value) {
        DLinkedNode node = cache.get(key);
        if(node == null){
            DLinkedNode newNode = new DLinkedNode(key,value);
            cache.put(key,newNode);
            addToHead(newNode);
            size++;
            if(size>capacity){
                DLinkedNode tail = removeTail();
                cache.remove(tail.key);
                size--;
            }
        }else{
            node.value = value;
            removeNode(node);
            addToHead(node);
        }
    }

    
    private void addToHead(DLinkedNode node){
        node.next = head.next;
        head.next = node;
        node.prev = head;
        node.next.prev = node;
    }
    private void removeNode(DLinkedNode node){
        node.prev.next = node.next;
        node.next.prev = node.prev;
    }
    private DLinkedNode removeTail(){
        DLinkedNode res = tail.prev;
        removeNode(res);
        return res;
    }
}

/**
 * Your LRUCache object will be instantiated and called as such:
 * LRUCache obj = new LRUCache(capacity);
 * int param_1 = obj.get(key);
 * obj.put(key,value);
 */