作者：李红序，转载时请指明作者出处 QQ群号： JAVA高级技术交流（215597268）
在JDK的集合结构里面，我们用各种各样的map结构，例如HashMap,TreeMap,LInkedHashMap. ConcurrentHashMap等，不同的Map结构实际上是一种特殊的数据结构，来满足我们实际的业务需求，今天给大家介绍一种LRUMAP的实现。
Map 主要是实现快速随机的存储的key-value映射的结构，而LRUMAP是在有限的集合里面，
如果存储的时候，集合超出了限制，那么就淘汰最近最少使用的数据，实际上是一种资源调度的算法。操作系统的内存管理实际上就是一种LRU调度，在我们的程序中，如果想使用本地缓存来实现LRU的调度，使用apache common-collections框架中的LRUMAP不失为一种很好的选择，我们来分析下LRUMAP的实现原理。
LRUMap 的一个简单使用示例：
public static void main(String[] args) {
LRUMap lruMap = new LRUMap(2);
lruMap.put("a1", "1");
lruMap.put("a2", "2");
lruMap.get("a1");//mark as recentused
lruMap.put("a3", "3");
System.out.println(lruMap);
}
上面的示例，当增加”a3”值时，会淘汰最近最少使用的”a2”, 最后输出的结果为：
{a1=1,a3=3}
LRUMap则是实现的LRP算法的Map集合类，它继承于AbstractLinkedMap抽象类。
LRUMap的使用说明如下：
LRUMap的初始化时需要指定最大集合元素个数，新增的元素个数大于允许的最大集合个数时，则会执行LRU淘汰算法。所有的元素在LRUMap中会根据最近使用情况进行排序。最近使用的会放在元素的最前面(LRUMap是通过链表来存储元素内容). 所以LRUMap进行淘汰时只需要删除链表最后一个即可（即header.after所指的元素对象）
那么那些操作会影响元素的使用情况：
1.put 当新增加一个集合元素对象，则表示该对象是最近被访问的
2. get 操作会把当前访问的元素对象作为最近被访问的，会被移到链接表头
注：当执行containsKey和containsValue操作时，不会影响元素的访问情况。
LRUMap也是非线程安全。在多线程下使用可通过Collections.synchronizedMap(Map)操
作来保证线程安全。
LRUMap类的关键代码说明如下：
1. get操作
public Object get(Object key) {
LinkEntry entry = (LinkEntry) getEntry(key);
if (entry == null) {
return null;
}
moveToMRU(entry);//执行LRU操作
return entry.getValue();
}
moveToMRU方法代码如下：
protected void moveToMRU(LinkEntry entry) {
if (entry.after != header) {
modCount++;
// remove 从链接中移除当前点
entry.before.after = entry.after;
entry.after.before = entry.before;
// add first 把节点增加到链接头部
entry.after = header;
entry.before = header.before;
header.before.after = entry;
header.before = entry;
} else if (entry == header) {
throw new IllegalStateException("Can‘t move header to MRU" +
" (please report this to commons-dev@jakarta.apache.org)");
}
}
2. put新增操作
由于继承的AbstractLinkedMap，所以put操作会调用addMapping方法，代码如下：
protected void addMapping(int hashIndex, int hashCode, Object key, Object value) {
if (isFull()) {
LinkEntry reuse = header.after;
boolean removeLRUEntry = false;
if (scanUntilRemovable) {
while (reuse != header && reuse != null) {
if (removeLRU(reuse)) {
removeLRUEntry = true;
break;
}
reuse = reuse.after;
}
if (reuse == null) {
throw new IllegalStateException(
"Entry.after=null, header.after" + header.after + " header.before" + header.before +
" key=" + key + " value=" + value + " size=" + size + " maxSize=" + maxSize +
" Please check that your keys are immutable, and that you have used synchronization properly." +
" If so, then please report this to commons-dev@jakarta.apache.org as a bug.");
}
} else {
removeLRUEntry = removeLRU(reuse);
}
if (removeLRUEntry) {
if (reuse == null) {
throw new IllegalStateException(
"reuse=null, header.after=" + header.after + " header.before" + header.before +
" key=" + key + " value=" + value + " size=" + size + " maxSize=" + maxSize +
" Please check that your keys are immutable, and that you have used synchronization properly." +
" If so, then please report this to commons-dev@jakarta.apache.org as a bug.");
}
reuseMapping(reuse, hashIndex, hashCode, key, value);
} else {
super.addMapping(hashIndex, hashCode, key, value);
}
} else {
super.addMapping(hashIndex, hashCode, key, value);
}
}当集合的个数超过指定的最大个数时，会调用reuseMapping函数，把要删除的对象的key和value更新为新加入的值，并再次加入到链接表中，并重新排定次序。
reuseMapping函数代码如下：
protected void reuseMapping(LinkEntry entry, int hashIndex, int hashCode, Object key, Object value) {
// find the entry before the entry specified in the hash table
// remember that the parameters (except the first) refer to the new entry,
// not the old one
try {
int removeIndex = hashIndex(entry.hashCode, data.length);
HashEntry[] tmp = data; // may protect against some sync issues
HashEntry loop = tmp[removeIndex];
HashEntry previous = null;
while (loop != entry && loop != null) {
previous = loop;
loop = loop.next;
}
if (loop == null) {
throw new IllegalStateException(
"Entry.next=null, data[removeIndex]=" + data[removeIndex] + " previous=" + previous +
" key=" + key + " value=" + value + " size=" + size + " maxSize=" + maxSize +
" Please check that your keys are immutable, and that you have used synchronization properly." +
" If so, then please report this to commons-dev@jakarta.apache.org as a bug.");
}
// reuse the entry
modCount++;
removeEntry(entry, removeIndex, previous);
reuseEntry(entry, hashIndex, hashCode, key, value);
addEntry(entry, hashIndex);
} catch (NullPointerException ex) {
throw new IllegalStateException(
"NPE, entry=" + entry + " entryIsHeader=" + (entry==header) +
" key=" + key + " value=" + value + " size=" + size + " maxSize=" + maxSize +
" Please check that your keys are immutable, and that you have used synchronization properly." +
" If so, then please report this to commons-dev@jakarta.apache.org as a bug.");
}
}removeEntry 方法是删除最近最少使用的节点在链接中的引用
reuseEntry方法则把该节点的key和value赋新加入的节点的key和value值
addEntry方法则把该节点加入到链接表，并保障相关的链接顺序
/**
* Adds an entry into this map, maintaining insertion order.
* <p>
* This implementation adds the entry to the data storage table and
* to the end of the linked list.
*
* @param entry the entry to add
* @param hashIndex the index into the data array to store at
*/
protected void addEntry(HashEntry entry, int hashIndex) {
LinkEntry link = (LinkEntry) entry;
link.after = header;
link.before = header.before;
header.before.after = link;
header.before = link;
data[hashIndex] = entry;
}
LRUMap的使用场景会比较多，例如可以很方便的帮我们实现基于内存的LRU 缓存服务实现。
原文：http://blog.csdn.net/statckoverflow/article/details/18908647