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javalearner

缓存在应用中的作用，相信不用多说，对性能是具有质的提升的，而目前的缓存策略常用的FIFO，LRU等等。    今天来探讨一下 LRU这种缓存策略的底层原理与实现。   首先，来看看LRU的定义： Least recently used. 可以理解为， 最少使用的被淘汰。     今天主要来讨论基于双链表的LRU算法的实现， 在讨论之前，我们需要了解一下，传统LRU算法的实现，与其的弊端。    传统意义的LRU算法是为每一个Cache对象设置一个计数器，每次Cache命中则给计数器+1，而Cache用完，需要淘汰旧内容，放置新内容时，就查看所有的计数器，并将最少使用的内容替换掉。

    它的弊端很明显，如果Cache的数量少，问题不会很大， 但是如果Cache的空间过大，达到10W或者100W以上，一旦需要淘汰，则需要遍历所有计算器，其性能与资源消耗是巨大的。效率也就非常的慢了。  
  
   
   
     
   

     
   
  
     基于这样的情况，所有就有新的LRU算法的实现----基于双链表 的LRU实现。     它的原理： 将Cache的所有位置都用双连表连接起来，当一个位置被命中之后，就将通过调整链表的指向，将该位置调整到链表头的位置，新加入的Cache直接加到链表头中。      这样，在多次进行Cache操作后，最近被命中的，就会被向链表头方向移动，而没有命中的，而想链表后面移动，链表尾则表示最近最少使用的Cache。      当需要替换内容时候，链表的最后位置就是最少被命中的位置，我们只需要淘汰链表最后的部分即可。   上面说了这么多的理论， 下面用代码来实现一个LRU策略的缓存。      我们用一个对象来表示Cache，并实现双链表， public class LRUCache {
        /**
         * 链表节点
         * @author Administrator
         *
         */
        class CacheNode {
                ……
        }
        private int cacheSize;//缓存大小
        private Hashtable nodes;//缓存容器
        private int currentSize;//当前缓存对象数量
        private CacheNode first;//(实现双链表)链表头
        private CacheNode last;//(实现双链表)链表尾
}
                  [/code]  下面给出完整的实现，这个类也被Tomcat所使用（ org.apache.tomcat.util.collections.LRUCache），但是在tomcat6.x版本中，已经被弃用，使用另外其他的缓存类来替代它。 public class LRUCache {
        /**
         * 链表节点
         * @author Administrator
         *
         */
        class CacheNode {
                CacheNode prev;//前一节点
                CacheNode next;//后一节点
                Object value;//值
                Object key;//键
                CacheNode() {
                }
        }
        public LRUCache(int i) {
                currentSize = 0;
                cacheSize = i;
                nodes = new Hashtable(i);//缓存容器
        }
       
        /**
         * 获取缓存中对象
         * @param key
         * @return
         */
        public Object get(Object key) {
                CacheNode node = (CacheNode) nodes.get(key);
                if (node != null) {
                        moveToHead(node);
                        return node.value;
                } else {
                        return null;
                }
        }
       
        /**
         * 添加缓存
         * @param key
         * @param value
         */
        public void put(Object key, Object value) {
                CacheNode node = (CacheNode) nodes.get(key);
               
                if (node == null) {
                        //缓存容器是否已经超过大小.
                        if (currentSize >= cacheSize) {
                                if (last != null)//将最少使用的删除
                                        nodes.remove(last.key);
                                removeLast();
                        } else {
                                currentSize++;
                        }
                       
                        node = new CacheNode();
                }
                node.value = value;
                node.key = key;
                //将最新使用的节点放到链表头，表示最新使用的.
                moveToHead(node);
                nodes.put(key, node);
        }
        /**
         * 将缓存删除
         * @param key
         * @return
         */
        public Object remove(Object key) {
                CacheNode node = (CacheNode) nodes.get(key);
                if (node != null) {
                        if (node.prev != null) {
                                node.prev.next = node.next;
                        }
                        if (node.next != null) {
                                node.next.prev = node.prev;
                        }
                        if (last == node)
                                last = node.prev;
                        if (first == node)
                                first = node.next;
                }
                return node;
        }
        public void clear() {
                first = null;
                last = null;
        }
        /**
         * 删除链表尾部节点
         *  表示 删除最少使用的缓存对象
         */
        private void removeLast() {
                //链表尾不为空,则将链表尾指向null. 删除连表尾（删除最少使用的缓存对象）
                if (last != null) {
                        if (last.prev != null)
                                last.prev.next = null;
                        else
                                first = null;
                        last = last.prev;
                }
        }
       
        /**
         * 移动到链表头，表示这个节点是最新使用过的
         * @param node
         */
        private void moveToHead(CacheNode node) {
                if (node == first)
                        return;
                if (node.prev != null)
                        node.prev.next = node.next;
                if (node.next != null)
                        node.next.prev = node.prev;
                if (last == node)
                        last = node.prev;
                if (first != null) {
                        node.next = first;
                        first.prev = node;
                }
                first = node;
                node.prev = null;
                if (last == null)
                        last = first;
        }
        private int cacheSize;
        private Hashtable nodes;//缓存容器
        private int currentSize;
        private CacheNode first;//链表头
        private CacheNode last;//链表尾
}[/code]

  
  
   
   

     
   

     
   
  

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