算法小白也能看懂的LRU缓存机制的实现方法

2023-08-08 11:54:09

LRU 缓存：一种优化数据访问的算法

当我们浏览网页或访问数据库时，计算机需要不断访问数据。为了提高数据访问效率，计算机使用缓存机制来暂时存储最近访问过的数据。LRU（Least Recently Used）缓存算法是一种广泛使用的缓存算法，它可以高效地识别并移除最近最少使用的数据，从而为新数据腾出空间。

LRU 缓存机制的工作原理

LRU 缓存以双链表的形式组织数据。双链表具有头部和尾部指针，分别指向链表的开头和结尾。当数据被访问时，它会被移动到链表的头部，表示它是最近最常使用的数据。当缓存已满时，尾部的数据将被删除，为新数据腾出空间。

LRU 缓存机制的实现

以下是用 JavaScript 实现 LRU 缓存机制的代码示例：

class LRUNode {
  constructor(key, value) {
    this.key = key;
    this.value = value;
    this.next = null;
    this.prev = null;
  }
}

class LRUCache {
  constructor(capacity) {
    this.capacity = capacity;
    this.cache = {}; // 哈希表，用于快速查找数据
    this.head = null; // 头部指针
    this.tail = null; // 尾部指针
  }

  get(key) {
    const node = this.cache[key];
    if (!node) {
      return null;
    }
    this.moveToHead(node);
    return node.value;
  }

  put(key, value) {
    const node = this.cache[key];
    if (node) {
      node.value = value;
      this.moveToHead(node);
    } else {
      const newNode = new LRUNode(key, value);
      this.cache[key] = newNode;
      this.addToHead(newNode);
      if (this.cache.length > this.capacity) {
        this.removeTail();
      }
    }
  }

  moveToHead(node) {
    if (node === this.head) {
      return;
    }
    if (node === this.tail) {
      this.tail = node.prev;
      this.tail.next = null;
    } else {
      node.prev.next = node.next;
      node.next.prev = node.prev;
    }
    node.prev = null;
    node.next = this.head;
    this.head.prev = node;
    this.head = node;
  }

  addToHead(node) {
    if (this.head) {
      node.next = this.head;
      this.head.prev = node;
    }
    this.head = node;
    if (!this.tail) {
      this.tail = node;
    }
  }

  removeTail() {
    const node = this.tail;
    this.tail = node.prev;
    this.tail.next = null;
    delete this.cache[node.key];
  }
}