如何使用泛型在 Java 中编写 LRU 缓存？

LRU（最近最少使用）缓存是一种数据结构，它存储最近最少使用的元素，并在缓存已满时淘汰最旧的元素。使用泛型可以让你创建可存储任何类型对象的 LRU 缓存。

实现

以下是如何在 Java 中使用泛型实现 LRU 缓存：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class LRUCache<K, V> {
   

    private final int capacity;
    private final Map<K, Node<K, V>> cache;
    private Node<K, V> head;
    private Node<K, V> tail;

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

    public V get(K key) {
   
        Node<K, V> node = cache.get(key);
        if (node == null) {
   
            return null;
        }
        moveToHead(node);
        return node.value;
    }

    public void put(K key, V value) {
   
        Node<K, V> node = cache.get(key);
        if (node != null) {
   
            node.value = value;
            moveToHead(node);
            return;
        }
        node = new Node<>(key, value);
        cache.put(key, node);
        addToHead(node);
        if (cache.size() > capacity) {
   
            removeTail();
        }
    }

    private void moveToHead(Node<K, V> node) {
   
        if (node == head) {
   
            return;
        }
        if (node == tail) {
   
            tail = tail.prev;
            tail.next = null;
        } else {
   
            node.prev.next = node.next;
            node.next.prev = node.prev;
        }
        node.next = head;
        node.prev = null;
        head = node;
    }

    private void addToHead(Node<K, V> node) {
   
        if (head == null) {
   
            head = tail = node;
            return;
        }
        node.next = head;
        head.prev = node;
        head = node;
    }

    private void removeTail() {
   
        if (tail == null) {
   
            return;
        }
        cache.remove(tail.key);
        if (tail == head) {
   
            head = tail = null;
            return;
        }
        tail = tail.prev;
        tail.next = null;
    }

    private static class Node<K, V> {
   
        K key;
        V value;
        Node<K, V> prev;
        Node<K, V> next;

        public Node(K key, V value) {
   
            this.key = key;
            this.value = value;
        }
    }
}

用法

以下是如何使用此 LRU 缓存：

LRUCache<String, Integer> cache = new LRUCache<>(3);

cache.put("key1", 1);
cache.put("key2", 2);
cache.put("key3", 3);

System.out.println(cache.get("key1")); // 输出：1
cache.put("key4", 4);

System.out.println(cache.get("key2")); // 输出：null

结论

使用泛型可以让你创建可存储任何类型对象的 LRU 缓存。这使得缓存更灵活，可以用于各种场景。