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java LRU算法介紹與用法示例

 更新時(shí)間:2017年09月14日 12:18:56   作者:perfect亮  
這篇文章主要介紹了java LRU算法,簡單介紹了LRU算法的概念并結(jié)合實(shí)例形式分析了LRU算法的具體使用方法,需要的朋友可以參考下

本文實(shí)例講述了java LRU算法介紹與用法。分享給大家供大家參考,具體如下:

1.前言

在用戶使用聯(lián)網(wǎng)的軟件的時(shí)候,總會(huì)從網(wǎng)絡(luò)上獲取數(shù)據(jù),當(dāng)在一段時(shí)間內(nèi)要多次使用同一個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候,用戶不可能每次用的時(shí)候都去聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行請(qǐng)求,既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)

這時(shí)就可以將用戶請(qǐng)求過的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存,但不是任意數(shù)據(jù)都進(jìn)行保存,這樣會(huì)造成內(nèi)存浪費(fèi)的。LRU算法的思想就可以運(yùn)用了。

2.LRU簡介

LRU是Least Recently Used 近期最少使用算法,它就可以將長時(shí)間沒有被利用的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除。

LRU在人們一些情感中也體現(xiàn)的得很好的。當(dāng)你和一群朋友接觸的時(shí)候,經(jīng)常聯(lián)系的人關(guān)系是很好的,若很久沒有聯(lián)系到最后估計(jì)都不會(huì)再有聯(lián)系了,也就會(huì)是失去這位朋友了。

3.下面通過代碼展現(xiàn)LRU算法:

最簡單的一種方法是利用LinkHashMap,因?yàn)樗旧砭陀幸粋€(gè)方法就是在所設(shè)置的緩存范圍內(nèi),去除掉額外的舊數(shù)據(jù)

public class LRUByHashMap<K, V> {
 /*
 * 通過LinkHashMap簡單實(shí)現(xiàn)LRU算法
 */
 /**
 * 緩存大小
 */
 private int cacheSize;
 /**
 * 當(dāng)前緩存數(shù)目
 */
 private int currentSize;
 private LinkedHashMap<K, V> maps;
 public LRUByHashMap(int cacheSize1) {
 this.cacheSize = cacheSize1;
 maps = new LinkedHashMap<K, V>() {
  /**
  *
  */
  private static final long serialVersionUID = 1;
  // 這里移除舊的緩存數(shù)據(jù)
  @Override
  protected boolean removeEldestEntry(java.util.Map.Entry<K, V> eldest) {
  // 當(dāng)超過緩存數(shù)量的時(shí)候就將舊的數(shù)據(jù)移除
  return getCurrentSize() > LRUByHashMap.this.cacheSize;
  }
 };
 }
 public synchronized int getCurrentSize() {
 return maps.size();
 }
 public synchronized void put(K k, V v) {
 if (k == null) {
  throw new Error("存入的鍵值不能為空");
 }
 maps.put(k, v);
 }
 public synchronized void remove(K k) {
 if (k == null) {
  throw new Error("移除的鍵值不能為空");
 }
 maps.remove(k);
 }
 public synchronized void clear() {
 maps = null;
 }
 // 獲取集合
 public synchronized Collection<V> getCollection() {
 if (maps != null) {
  return maps.values();
 } else {
  return null;
 }
 }
 public static void main(String[] args) {
 // 測試
 LRUByHashMap<Integer, String> maps = new LRUByHashMap<Integer, String>(
  3);
 maps.put(1, "1");
 maps.put(2, "2");
 maps.put(3, "3");
 maps.put(4, "4");
 maps.put(5, "5");
 maps.put(6, "6");
 Collection<String> col = maps.getCollection();
 System.out.println("存入緩存中的數(shù)據(jù)是--->>" + col.toString());
 }
}

運(yùn)行后的效果:

代碼明明是put了6個(gè)Entry但最后只顯示了三個(gè),之間的三個(gè)是舊的所以直接被咔嚓掉了

第二種方法是利用雙向鏈表 + HashTable

雙向鏈表的作用是用來記錄位置的,而HashTable作為容器來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的

為什么用HashTable不用HashMap呢?

1.HashTable的鍵和值都不能為null;
2.上面用LinkHashMap實(shí)現(xiàn)的LRU,有用到 synchronized , 讓線程同步去處理,這樣就避免在多線程處理統(tǒng)一數(shù)據(jù)時(shí)造成問題

而HashTable自帶同步機(jī)制的,所以多線程就能對(duì)HashTable進(jìn)行正確的處理了。

Cache的所都用有位置雙連表連接起來,當(dāng)一個(gè)位置被命中之后,就將通過調(diào)整鏈表的指向,將該位置調(diào)整到鏈表頭的位置,新加入的Cache直接加到鏈表 頭中。這樣,在多次進(jìn)行Cache操作后,

最近被命中的,就會(huì)被向鏈表頭方向移動(dòng),而沒有命中的,而想鏈表后面移動(dòng),鏈表尾則表示最近最少使用的 Cache。當(dāng)需要替換內(nèi)容時(shí)候,鏈表的最后位置就是最少被命中的位置,我們只需要淘

汰鏈表最后的部分即可

public class LRUCache {
 private int cacheSize;
 private Hashtable<Object, Entry> nodes;//緩存容器
 private int currentSize;
 private Entry first;//鏈表頭
 private Entry last;//鏈表尾
 public LRUCache(int i) {
 currentSize = 0;
 cacheSize = i;
 nodes = new Hashtable<Object, Entry>(i);//緩存容器
 }
 /**
 * 獲取緩存中對(duì)象,并把它放在最前面
 */
 public Entry get(Object key) {
 Entry node = nodes.get(key);
 if (node != null) {
  moveToHead(node);
  return node;
 } else {
  return null;
 }
 }
 /**
 * 添加 entry到hashtable, 并把entry 
 */
 public void put(Object key, Object value) {
 //先查看hashtable是否存在該entry, 如果存在,則只更新其value
 Entry node = nodes.get(key);
 if (node == null) {
  //緩存容器是否已經(jīng)超過大小.
  if (currentSize >= cacheSize) {
  nodes.remove(last.key);
  removeLast();
  } else {
  currentSize++;
  }  
  node = new Entry();
 }
 node.value = value;
 //將最新使用的節(jié)點(diǎn)放到鏈表頭,表示最新使用的.
 node.key = key
 moveToHead(node);
 nodes.put(key, node);
 }
 /**
 * 將entry刪除, 注意:刪除操作只有在cache滿了才會(huì)被執(zhí)行
 */
 public void remove(Object key) {
 Entry node = nodes.get(key);
 //在鏈表中刪除
 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;
 }
 //在hashtable中刪除
 nodes.remove(key);
 }
 /**
 * 刪除鏈表尾部節(jié)點(diǎn),即使用最后 使用的entry
 */
 private void removeLast() {
 //鏈表尾不為空,則將鏈表尾指向null. 刪除連表尾(刪除最少使用的緩存對(duì)象)
 if (last != null) {
  if (last.prev != null)
  last.prev.next = null;
  else
  first = null;
  last = last.prev;
 }
 }
 /**
 * 移動(dòng)到鏈表頭,表示這個(gè)節(jié)點(diǎn)是最新使用過的
 */
 private void moveToHead(Entry 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;
 }
 /*
 * 清空緩存
 */
 public void clear() {
 first = null;
 last = null;
 currentSize = 0;
 }
}
class Entry {
 Entry prev;//前一節(jié)點(diǎn)
 Entry next;//后一節(jié)點(diǎn)
 Object value;//值
 Object key;//鍵
}

更多關(guān)于java算法相關(guān)內(nèi)容感興趣的讀者可查看本站專題:《Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法教程》、《Java操作DOM節(jié)點(diǎn)技巧總結(jié)》、《Java文件與目錄操作技巧匯總》和《Java緩存操作技巧匯總

希望本文所述對(duì)大家java程序設(shè)計(jì)有所幫助。

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