LinkedHashMap實現LRU算法

LinkedHashMap特別有意思，它不單單是在HashMap上增長Entry的雙向連接，它更能借助此特性實現保證Iterator迭代按照插入順序(以insert模式建立LinkedHashMap)或者實現LRU(Least Recently Used最近最少算法，以access模式建立LinkedHashMap)。

下面是LinkedHashMap的get方法的代碼

public V get(Object key) {
        Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key);
        if (e == null)
            return null;
        e.recordAccess(this);
        return e.value;
    }

其中有一段：e.recordAccess(this)。下面咱們進入Entry的定義

void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
            LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;
            if (lm.accessOrder) {
                lm.modCount++;
                remove();
                addBefore(lm.header);
            }
        }

這裏的addBefore(lm.header)是作什麼呢?再看

private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) {
            after  = existingEntry;
            before = existingEntry.before;
            before.after = this;
            after.before = this;
        }

從這裏能夠看到了，addBefore(lm.header)是把當前訪問的元素挪到head的前面,即最近訪問的元素被放到了鏈表頭，如此要實現LRU算法只須要從鏈表末尾往前刪除就能夠了，多麼巧妙的方法。

在看到LinkedHashMap以前，我覺得實現LRU算法是在每一個元素內部維護一個計數器，訪問一次自增一次，計數器最小的會被移除。可是要想到，每次add的時候都須要作這麼一次遍歷循環，並取出最小的拋棄，在HashMap較大的時候效率不好。固然也有其餘方法來改進，好比創建<訪問次數,LinkedHashMap元素的key>這樣的TreeMap，在add的時候往TreeMap裏也插入一份，刪除的時候取最小的便可，改進了效率但沒有LinkedHashMap內部的默認實現來的簡捷。

LinkedHashMap是何時刪除的呢？

 void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        super.addEntry(hash, key, value, bucketIndex);
 
        // Remove eldest entry if instructed
        Entry<K,V> eldest = header.after;
        if (removeEldestEntry(eldest)) {
            removeEntryForKey(eldest.key);
        }
    }

在增長Entry的時候，經過removeEldestEntry(eldest)判斷是否須要刪除最老的Entry，若是須要則remove。注意看這裏Entry<K,V> eldest=header.after，記得咱們前面提過LinkedHashMap還維護一個雙向鏈表，這裏的header.after就是鏈表尾部最後一個元素(頭部元素是head.before)。

LinkedHashMap默認的removeEldestEntry方法以下

protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {
        return false;
    }

老是返回false，因此開發者須要實現LRU算法只須要繼承LinkedHashMap並重寫removeEldestEntry方法，下面以MyBatis的LRU算法的實現舉例

keyMap = new LinkedHashMap<Object, Object>(size, .75F, true) {
      private static final long serialVersionUID = 4267176411845948333L;
 
      protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<Object, Object> eldest) {
        boolean tooBig = size() > size;
        if (tooBig) {
          eldestKey = eldest.getKey();
        }
        return tooBig;
      }
    };

開發者的子類並不須要直接操做eldest(上例中得到eldestKey只是MyBatis須要映射到Cache對象中的元素)，只要根據本身的條件(通常是元素個數是否到達閾值)返回true/false便可。注意，要按照LRU排序必須在new LinkedHashMap()的構造函數的最後一個參數傳入true(true表明LinkedHashMap內部的雙向鏈表按訪問順序排序，false表明按插入順序排序)。

在LinkedHashMap的註釋裏明確提到，該類在保持插入順序、不想HashMap那樣混亂的狀況下，又沒有像TreeMap那樣的性能損耗。同時又可以很巧妙地實現LRU算法。其餘方面和HashMap功能一致。有興趣的同窗能夠仔細看看LinkedHashMap的實現。