为了提高应用程序速度,缓存是将经常访问的数据存储在内存中的一种方法。当缓存填满时,缓存逐出策略会决定必须删除哪些内容。Java 的 TreeMap 提供了排序映射实现,它可用于创建具有独特驱逐策略的缓存。
TreeMap 通过保持键的顺序使高效的检索和迭代成为可能。在这里,我们将使用以时间戳为键的 TreeMap 来设计缓存逐出策略,其中最旧的项将首先被删除。
LFU(最不常用)缓存驱逐策略
下面是Java中使用TreeMap实现LFU(最不常用)缓存驱逐策略的实现:
// Java Program to implement LFU using TreeMap import java.util.*; class LFUCache<K, V> { private final int capacity; // Store actual key-value pairs private final Map<K, V> cache; // Store frequency of each key private final Map<K, Integer> frequencyMap; // TreeMap for efficient frequency tracking private final TreeMap<Integer, LinkedHashSet<K>> frequencyCounter;
public LFUCache(int capacity) { this.capacity = capacity; this.cache = new HashMap<>(); this.frequencyMap = new HashMap<>(); this.frequencyCounter = new TreeMap<>(); }
public V get(K key) { if (!cache.containsKey(key)) { return null; }
// Update frequency int frequency = frequencyMap.get(key); frequencyMap.put(key, frequency + 1);
// Update frequencyCounter frequencyCounter.get(frequency).remove(key); if (frequencyCounter.get(frequency).isEmpty()) { frequencyCounter.remove(frequency); }
frequencyCounter.computeIfAbsent(frequency + 1, k -> new LinkedHashSet<>()).add(key);
return cache.get(key); }
public void put(K key, V value) { if (capacity <= 0) { // Capacity is zero or negative, no caching return; }
if (cache.size() >= capacity) { // Least frequently used element int lowestFrequency = frequencyCounter.firstKey(); K leastFrequentKey = frequencyCounter.get(lowestFrequency).iterator().next();
// Remove from cache and frequency maps cache.remove(leastFrequentKey); frequencyMap.remove(leastFrequentKey);
// Remove from frequencyCounter frequencyCounter.get(lowestFrequency).remove(leastFrequentKey); if (frequencyCounter.get(lowestFrequency).isEmpty()) { frequencyCounter.remove(lowestFrequency); } }
// Add the new key-value pair to cache cache.put(key, value);
// Update frequency maps frequencyMap.put(key, 1);
// Update frequencyCounter frequencyCounter.computeIfAbsent(1, k -> new LinkedHashSet<>()).add(key); } }
public class LFUCacheExample { public static void main(String[] args) { LFUCache<Integer, String> lfuCache = new LFUCache<>(3);
lfuCache.put(1, "One"); lfuCache.put(2, "Two");
System.out.println("Get 1: " + lfuCache.get(1));
lfuCache.put(3, "Three"); lfuCache.put(4, "Four");
System.out.println("Get 2: " + lfuCache.get(2)); System.out.println("Get 3: " + lfuCache.get(3)); System.out.println("Get 4: " + lfuCache.get(4)); } }
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程序说明:
- 我们通过添加键值对和检索不同键值来实现 LFU 缓存驱逐策略的使用。
- 我们使用 Map 来存储实际的键值对,并使用 frequencyMap 来存储每个键的频率。
- 然后,我们使用 frequencyCounter 实现了一个 TreeMap 来跟踪有效频率。
- 之后,我们使用 put() 和 get() 方法将键值对添加到缓存中并进行检索。
- 然后,LFUCache 类创建了一个容量为 3 的对象,然后使用 get() 添加和检索值。