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# LRU缓存就像你装破鞋的鞋柜,附实现攻略

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今天我们讲一下怎么实现一个简单的最近最少使用(LRU)的缓存。

# 概念

LRU是Least Recently Used 的缩写,意为“最近最少使用”。

LRU缓存简单的说就是缓存一定量的数据,当超过设定的阈值时就把一些过期的数据删除掉。

举个生活中的例子,你有一堆鞋子,肯定是最新买的最喜欢穿的放在身边,鞋柜满了的话,如果你不是壕,扔鞋子也会先扔破鞋。

如图,把格子想想成你的鞋柜。一个格子只能放一双鞋子哦。

新数据插入到链表头部;(新鞋子放在最外边)

每当缓存命中(即缓存数据被访问),则将数据移到链表头部;(刚穿过的鞋子放在最外面)

当链表满的时候,将链表尾部的数据丢弃。(鞋柜满了,就需要忍痛扔破鞋)

当存在热点数据时,LRU的效率很好,但偶发性的、周期性的批量操作会导致LRU命中率急剧下降,缓存污染情况比较严重。

# 实现

Java里面实现LRU缓存通常有多种选择,一种是使用LinkedHashMap,一种是自己设计数据结构,使用链表+HashMap,灵活度更高的可以自定义使用方式。 搞Java的同学真是幸福,因为LinkedHashMap就是一个天生的LRU。

先来看一下LinkedHashMap的构造方法。

public LinkedHashMap(int initialCapacity,
float loadFactor,
boolean accessOrder) {
super(initialCapacity, loadFactor);
this.accessOrder = accessOrder;
}

注意accessOrder这个参数,为true使用访问顺序排序,false使用插入顺序排序。使用访问顺序排序,就是LRU。

当需要添加元素时,会调用removeEldestEntry方法,这里就是实现LRU元素过期机制的地方,默认的情况下removeEldestEntry方法只返回false表示元素永远不过期。

根据以上介绍,可以使用继承方式实现一个最简单的LRU.只需要覆盖removeEldestEntry方法。

public static class LRULinkedHashMap<K, V> extends LinkedHashMap<K, V> {
        private static final int  LRU_MAX_CAPACITY = 1024;
        public LRULinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
            super(initialCapacity, loadFactor, true);
        }
        /** 
         * @see java.util.LinkedHashMap#removeEldestEntry(java.util.Map.Entry)
         */
        @Override
        protected boolean removeEldestEntry(Entry<K, V> eldest) {
            if(size() > LRU_MAX_CAPACITY) {
                return true;
            }
            return false;
        }
    }

# 注意点

使用LRU要注意以下几点:

缓存的数据是否真正有热点数据

缓存的大小一定要限制,否则会有内存撑爆的危险

老生常谈,高并发下一定要注意LRU操作的同步


作者简介:小姐姐味道 (xjjdog),一个不允许程序员走弯路的公众号。聚焦基础架构和Linux。十年架构,日百亿流量,与你探讨高并发世界,给你不一样的味道。我的个人微信xjjdog0,欢迎添加好友,​进一步交流。​


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