Java 设计实现 LRU 缓存

LRU 缓存淘汰策略是非常常见的 淘汰算法，还有 LFU（最近最不常使用算法）等

在 Redis 中，如果键值对所占内存达到了所设置的 maxMemory 最大内存则会执行淘汰策略，比如 LRU、LFU 等

在技术面试中，LRU 也是手撕代码环节中的常见考点！所以我们应该牢牢掌握 LRU 的设计。

LRU 的要求：O(1) 复杂度的插入和获取，以及在超过 capacity 限制后，按照最久未使用的策略淘汰旧值，并插入新值，复杂度均为 O(1)。

核心思路：双向链表 + 哈希表。哈希表提供可以在 O(1) 复杂度下 get、put、remove 对应键的节点的能力，双向链表提供模拟访问队列的能力，被访问的节点移到链表头，将被淘汰的节点在链表尾，所以需要双向链表！

力扣题目链接：https://leetcode.cn/problems/lru-cache/submissions/

class LRUCache {
    
    

    class ListNode {
    
    
        int key;
        int value;
        ListNode prev;
        ListNode next;

        public ListNode() {
    
    }

        public ListNode(int key, int value) {
    
    
            this.key = key;
            this.value = value;
        }
    }

    HashMap<Integer, ListNode> map;
    ListNode head, tail;
    int capacity;

    public LRUCache(int capacity) {
    
    
        this.capacity = capacity;
        map = new HashMap<>();
        head = new ListNode(-1, -1);
        tail = new ListNode(-1, -1);
        head.next = tail;
        tail.prev = head;
    }
    
    public int get(int key) {
    
    
        ListNode node = map.get(key);
        if (node == null) {
    
    
            return -1;
        } else {
    
    
            moveToHead(node);
            return node.value;
        }
    }
    
    public void put(int key, int value) {
    
    
        ListNode node = map.get(key);
        if (node != null) {
    
    
            node.value = value;
            moveToHead(node);
            map.put(key, node);
        } else {
    
    
            if (map.size() >= capacity) {
    
    
                ListNode del = tail.prev;
                deleteNode(del);
                map.remove(del.key);
            }
            node = new ListNode(key, value);
            insertNode(node);
            map.put(key, node);
        }
    }


    private void deleteNode(ListNode node) {
    
    
        node.prev.next = node.next;
        node.next.prev = node.prev;
    }

    private void insertNode(ListNode node) {
    
    
        node.next = head.next;
        head.next.prev = node;
        node.prev = head;
        head.next = node;
    }

    private void moveToHead(ListNode node) {
    
    
        deleteNode(node);
        insertNode(node);
    }

}

/**
 * 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);
 */