模仿LinkedHashMap来进行LRU算法

让我们以用户信息的需求为例，来演示一下LRU算法的基本思路：

1.假设我们使用哈希链表来缓存用户信息，目前缓存了4个用户，这4个用户是按照时间顺序依次从链表右端插入的。

2.此时，业务方访问用户5，由于哈希链表中没有用户5的数据，我们从数据库中读取出来，插入到缓存当中。这时候，链表中最右端是最新访问到的用户5，最左端是最近最少访问的用户1。

3.接下来，业务方访问用户2，哈希链表中存在用户2的数据，我们怎么做呢？我们把用户2从它的前驱节点和后继节点之间移除，重新插入到链表最右端。这时候，链表中最右端变成了最新访问到的用户2，最左端仍然是最近最少访问的用户1。

4.接下来，业务方请求修改用户4的信息。同样道理，我们把用户4从原来的位置移动到链表最右侧，并把用户信息的值更新。这时候，链表中最右端是最新访问到的用户4，最左端仍然是最近最少访问的用户1。

5.后来业务方换口味了，访问用户6，用户6在缓存里没有，需要插入到哈希链表。假设这时候缓存容量已经达到上限，必须先删除最近最少访问的数据，那么位于哈希链表最左端的用户1就会被删除掉，然后再把用户6插入到最右端。

以上，就是LRU算法的基本思路。

import java.util.HashMap;

public class TestLRU {
	//头
	private Node head;
	//尾
	private Node end;
	// 缓存存储上限
	private int limit;
	private HashMap<String, Node> hashMap;

	public TestLRU(int limit) {
		this.limit = limit;
		hashMap = new HashMap<String, Node>();
	}

	public String get(String key) {
		Node node = hashMap.get(key);
		if (node == null) {
			return null;
		}
		refreshNode(node);
		return node.value;
	}

	public void put(String key, String value) {
		Node node = hashMap.get(key);
		if (node == null) {
			// 如果key不存在，插入key-value
			if (hashMap.size() >= limit) {
				String oldKey = removeNode(head);
				hashMap.remove(oldKey);
			}
			node = new Node(key, value);
			addNode(node);
			hashMap.put(key, node);
		} else {
			// 如果key存在，刷新key-value
			node.value = value;
			refreshNode(node);
		}
	}

	public void remove(String key) {
		Node node = hashMap.get(key);
		removeNode(node);
		hashMap.remove(key);
	}

	/**
	 * 刷新被访问的节点位置
	 * 
	 * @param node 被访问的节点
	 */
	private void refreshNode(Node node) {
		// 如果访问的是尾节点，无需移动节点
		if (node == end) {
			return;
		}
		// 移除节点
		removeNode(node);
		// 重新插入节点
		addNode(node);
	}

	/**
	 * 删除节点
	 * 
	 * @param node 要删除的节点
	 */

	private String removeNode(Node node) {
		if (node == end) {
			// 移除尾节点
			end = end.pre;
		} else if (node == head) {
			// 移除头节点
			head = head.next;
		} else {
			// 移除中间节点
			node.pre.next = node.next;
			node.next.pre = node.pre;
		}
		return node.key;
	}

	/**
	 * 尾部插入节点
	 * 
	 * @param node 要插入的节点
	 */
	private void addNode(Node node) {
		if (end != null) {
			end.next = node;
			node.pre = end;
			node.next = null;
		}
		end = node;
		//第一个节点
		if (head == null) {
			head = node;
		}
	}

	class Node {
		Node(String key, String value) {
			this.key = key;
			this.value = value;
		}

		public Node pre;
		public Node next;
		public String key;
		public String value;
	}

	public static void main(String[] args) {

		TestLRU lruCache = new TestLRU(5);
		lruCache.put("001", "用户1信息");
		lruCache.put("002", "用户2信息");
		lruCache.put("003", "用户3信息");
		lruCache.put("004", "用户4信息");
		lruCache.put("005", "用户5信息");
		lruCache.get("001");
		lruCache.put("004", "用户4信息更新");
		lruCache.put("006", "用户6信息");

		System.out.println(lruCache.get("001"));
		System.out.println(lruCache.get("002"));
		System.out.println(lruCache.get("006"));
	}
}