LRUとは

最近のコンピュータでは、メモリは依然として非常に高価であるため、限られたメモリを適切に使用および管理してユーザーにパフォーマンスを向上させる場合、それは意味のある問題です。

LRU（最近使用されていない）は最も最近使用されていないもので、これは典型的なメモリ除去メカニズムです。

素人の言葉で言えば、LRUアルゴリズムは、最近頻繁にアクセスされるデータの保持率が高くなり、ほとんどアクセスされないデータが排除されると考えています。

LRUアルゴリズムの実装のアイデア

LRUアルゴリズムの概念によれば、次のものが必要です。

最大容量としてのパラメータキャップ

データを保存するためのデータ構造であり、必要なもの1.最新のアクセスデータを簡単に更新します。2.使用頻度の最も低いデータを簡単に見つけて、上限に達したらクリーンアップします。

ここで使用するデータ構造は、ハッシュマップ+二重リンクリストです。

1.ハッシュマップのgetメソッドとputメソッドO（1）の時間計算量を使用して、データをすばやくフェッチして保存します。

2. doublelinkedlistの機能（特定のノードの前後のノードにアクセスできます）を使用して、O（1）のデータの追加と削除を実現します。

以下に示すように：

LRUアルゴリズムの原理と実現

key2が再び使用されると、対応するnode3がリンクリストの先頭に更新されます。

LRUアルゴリズムの原理と実現

cap = 3とすると、key4が作成されてアクセスされると、リンクリストの最後にあるnode2が削除され、key1がクリアされます。

LRUの簡単な実装

ノードノード、ストアキー、値、プレノード、ポストノード

class Node{
    public int key;
    public int val;
    public Node next;
    public Node previous;

    public Node() {
    }

    public Node(int key, int val) {
        this.key = key;
        this.val = val;
    }
}

二重にリンクされたリスト。属性は、サイズ、ヘッドノード、およびテールノードです。

APIを提供します：

addFirst（）：最初のメソッドをリンクリストに挿入します
remove（）：最後のノードを削除します
remove（ノードノード）：特定のノードを削除します
size（）：リンクリストの長さを取得します

class DoubleList{
    private int size;
    private Node head;
    private Node tail;

    public DoubleList() {
        this.head = new Node();
        this.tail = new Node();
        size = 0;
        head.next = tail;
        tail.previous = head;
    }

    public void addFirst(Node node){
        Node temp = head.next;
        head.next = node;
        node.previous = head;
        node.next = temp;
        temp.previous = node;
        size++;
    }

    public void remove(Node node){
        if(null==node|| node.previous==null|| node.next==null){
            return;
        }

        node.previous.next = node.next;
        node.next.previous = node.previous;
        node.next=null;
        node.previous=null;
        size--;
    }

    public void remove(){
        if(size<=0) return;
        Node temp = tail.previous;
        temp.previous.next = temp.next;
        tail.previous = temp.previous;
        temp.next = null;
        temp.previous=null;
        size--;
    }

    public int size(){
        return size;
    }
}

LRUアルゴリズム実装クラス

API

get（int key）：nullの場合は-1を返します
put（int key、int value）マップに存在する場合は、元のノードを削除し、新しいノードを追加します。マップに存在しない場合は、マップとリンクリストに新しいデータを追加します。

public class LRUCache {

    Map<Integer,Node> map;
    DoubleList cache;
    int cap;


    public LRUCache(int cap) {
        map = new HashMap<>();
        cache = new DoubleList();
        this.cap = cap;
    }

    public int get(int key){
        Node node = map.get(key);
        return  node==null? -1:node.val;

    }

    public void put(int key, int val){
        Node node = new Node(key,val);
        if(map.get(key)!=null){
            cache.remove(map.get(key));
            cache.addFirst(node);
            map.put(key,node);
            return;
        }

        map.put(key,node);
        cache.addFirst(node);
        if(cache.size()>cap){
            cache.remove();
        }

    }

    public static void main(String[] args) {
        //test, cap = 3
        LRUCache lruCache = new LRUCache(3);
        lruCache.put(1,1);
        lruCache.put(2,2);
        lruCache.put(3,3);
        //<1,1>来到链表头部
        lruCache.put(1,1);
        //<4,4>来到链表头部， <2,2>被淘汰。
        lruCache.put(4,4);
    }

}

LRUアプリケーションシナリオ

低レベルのメモリ管理、ページ置換アルゴリズム
一般的なキャッシュサービス、memcache \ redisなど
ビジネスシナリオの一部

参照

LRU戦略の詳細な説明と実装

LRUの原則とアプリケーションのシナリオ

著者：ZzAllenZz

ソース：https：//segmentfault.com/a/1190000039256321

Javaデータ構造とアルゴリズムの要約（35）-LRUアルゴリズムの原理と実装

LRUとは

LRUアルゴリズムの実装のアイデア

LRUの簡単な実装

LRUアプリケーションシナリオ

おすすめ