設計一個帶有過時時間的LRU緩存

問題描述

如何設計實現LRU緩存？且GET()和Set()的複雜度爲0(1)。

問題分析

LRU 全稱Least Recently Used, 最近最少使用緩存。

LRU算法的設計原則

若是一個數據在最近一段時間沒有被訪問到，那麼在未來它被訪問的可能性也很小 也就是說，當限定的空間已存滿 數據時，應當把最久沒有被訪問到的數據淘汰

而用什麼數據結構來實現LRU算法呢？

可能大多數人都會想到：用一個數組來存儲數據，給每個數據項標記一個訪問時間戳，每次插入新數據項的時 候，先把數組中存在的數據項的時間戳自增，並將新數據項的時間戳置爲0並插入到數組中。每次訪問數組中的數 據項的時候，將被訪問的數據項的時間戳置爲0。當數組空間已滿時，將時間戳最大的數據項淘汰。 這種實現思路 很簡單，可是有什麼缺陷呢？須要不停地維護數據項的訪問時間戳，另外，在插入數據、刪除數據以及訪問數據 時，時間複雜度都是O(n),數組的缺陷凸顯無疑

那麼有沒有更好的實現辦法呢？

那就是利用鏈表和HashMap。 當須要插入新數據項，在鏈表中命中，則把該節點移到鏈表頭部 不存在，則新建一個節點，放在鏈表頭部，若緩存滿，則把鏈表最後一個節點刪除便可。 在訪問數據時，若數據項在鏈表中存在，則把該節點移到鏈表頭部，不然返回-1 這樣一來在鏈表尾部的節點就是最近最久未訪問的數據項。

1）set(key,value) 若key在hashmap中存在，則先重置value，而後獲取對應節點cur，將其從鏈表刪除，並移到鏈表頭 不存在，則新 建一個節點，並將節點放到鏈表的頭部。 當Cache滿，刪除鏈表最後一個節點

2）get(key) 若key在hashmap中存在，把對應的節點放到鏈表頭，並返回對應value 若不存在，則返回-1 即保證基本的get/set 同時，還要保證最近訪問(get或put)的節點保持在限定容量的Cache中，若是超過容量則應該把LRU(近期最少使用) 的節點刪除掉。

當咱們在get/set一個節點時都會把操做的這個節點移動到tail節點處，表明最新操做的節點，head節點永遠指向最 老的節點，當超過設定的容量時，咱們就刪除head節點指向的最老節點 就像是個LinkedHashMap，這樣作的好處是，get/set在不衝突狀況下可保證O(1)複雜度 也可經過雙向鏈表保證 LRU的刪除/更新O(1)複雜度 固然可簡化head和tail變成一個head節點，成環，這樣head的next指向最舊的節點，prev指向最新的節點。

過時時間實現

維護一個線程 惰性刪除