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基于Map和双链表实现的LRU缓存算法
作者：lzw5399
日期：2021/5/20 22:28描述：本文将介绍基于Map和双链表实现的LRU（最近使用）缓存算法的具体实现方式，详细阐述Set和Get操作的实现逻辑。代码示例：
public class LRUCache { private int capacity; private Map cache; private LinkedNode head; private LinkedNode tail; private ReentrantLock lock; public LRUCache(int capacity) { this.capacity = capacity; this.cache = new HashMap<>(); this.head = null; this.tail = null; this.lock = new ReentrantLock(); } public void set(int key, int value) { LinkedNode node = this.cache.get(key); if (node != null) { moveToFront(node); return; } if (capacity == cache.size()) { LinkedNode removed = removeTail(); this.cache.remove(removed.getKey()); } LinkedNode newNode = new LinkedNode(); newNode.key = key; newNode.value = value; addToFront(newNode); this.cache.put(key, newNode); } public int get(int key) { LinkedNode node = this.cache.get(key); if (node == null) { return -1; } moveToFront(node); return node.value; } private void moveToFront(LinkedNode node) { removeNode(node); addFront(node); } private LinkedNode removeTail() { if (tail.prev == null) { return tail; } LinkedNode removed = tail.prev; tail.prev.next = null; tail.prev = null; return removed; } private LinkedNode removeNode(LinkedNode node) { if (node.prev != null) { node.prev.next = node.next; } if (node.next != null) { node.next.prev = node.prev; } if (node.prev == null) { head = node.next; } if (node.next == null) { tail = node.prev; } return node; } private void addFront(LinkedNode node) { if (head == null) { head = tail = node; } else { node.prev = null; head.prev = node; } head = node; }} 代码说明：
结构设计
LRUCache 类实现了一个基于Map和双链表的缓存机制，能够根据Least Recently Used（LRU）算法自动管理缓存空间。capacity：缓存的最大容量。cache：存储缓存键值对的Map，同时每个键值对对应一个双链表节点。head 和 tail：双链表的头尾节点。lock：用于保证多线程环境下的数据同步。Set操作实现
set 方法用于将键值对加入缓存： Get操作实现
get 方法用于从缓存中获取指定键的值： 链表操作
moveToFront：将指定节点从当前位置移动到链表头部，需要先移除原有的位置，再插入头部。removeTail：移除链表尾部的节点。removeNode：移除指定节点，调整链表头部和尾部指针。addFront：将节点插入链表头部，调整头部指针。这种设计保证了Set和Get操作的时间复杂度均为O(1)，能够高效管理缓存。
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