后台开发必备知识，不过我不是搞这个的，只是因为很久以前就想写这些东西，事情多，拖到现在。写的过程里面发现很多问题，不会全部说，最后会顺带提一提。

　　注意，本篇笔记只是对接口写法做了记录，并没有进行更严格的设计和限制，包括更严密的封装，这里只是学习它实现的原理。

　　不过有些idea还是要知道的，系统定时对缓存进行清除并加入满足条件的新数据，是根据：访问时间，访问次数，可用缓存容量（分配到的内存）等因素决定的，实际设计其实很多东西需要考虑。

　　一、介绍：

　　LRU，Least Recently Used，最近最少使用，服务器缓存常用算法的一种。

　　比如说一些系统登录的操作，不可能每次你访问系统都去调用数据库的东西，如果能划出一些空间来，比如说500M，用来缓存这些东西，这样用户访问的时候先在缓存里找，找不到，再去访问数据库，同时把被访问的内容放到缓存里面（我们可以假设这些东西还会经常被访问）。然而，我们分配用来做缓存（Cache）的空间肯定是有限的，总不可能从数据库读的东西全部放到缓存里，所以，当缓存里的内容达到上限值的时候，我们就要把最少使用的东西写回数据库，再将新的访问内容从数据库暂存到缓存里面。

　　二、数据结构：

　　最常用的数据结构实现方式是hash_map和Double-Linked List，hash_map只是为了实现键值key-value对应，这样就避免了每次寻找特定值都要在双线链表里面顺序查找，服务器是没办法负担这种低效率的查找方法的。

　　我们可以为链表节点写一个结构体，用来定义节点的类型；然后专门写一个类用来组织缓存信息的存放——以双链表的形式。

　　复制代码

　　template<class K, class T>

　　struct Node

　　{

　　K key;

　　T data;

　　Node *next;

　　Node *prev;

　　};

　　复制代码

　　复制代码

　　template<class K,class T>

　　class LRUCache

　　{

　　public:

　　LRUCache(size_t size);         //typedef unsigned int size_t

　　～LRUCache();

　　void Put(K key,T data);

　　T Get(K key);

　　private:

　　void Attach(Node<K,T>* node);

　　void Detach(Node<K,T>* node);

　　private:

　　hash_map<K,Node<K,T>*> hashmap;

　　vector<Node<K,T>*> linkedList;

　　Node<K,T>* head;

　　Node<K,T>* tail;

　　Node<K,T>* entries;          //temp nodes

　　};

　　复制代码

　　看代码太枯燥，我画了个UML图：

　　三、主要的两个函数接口Put()和Get()：

　　最基本的，不是存，就是取。那修改呢？合并到存里面去了，通过键值key查找一个hash_map对应的value，如果value不是NULL，那么更新value的内容即可。其实服务器缓存比较多作的是读多写少的东西。

　　因为代码实在是太枯燥了，所以针对Put函数和Get函数画了两张流程图：

　　其中，Detach(node)表示将这个节点从双链表中解出，成为一个独立的节点；Attach(node)表示将node插入到头节点head后面（表示它可能再次被用到），这样的话，如果自己再设计一个GetFirst()函数，就能直接获取上次的访问结果，这种访问连hash_map都不需要用到。

　　流程讲解：

　　在上述Put函数流程图中，注意第一个判断“node==NULL”，这个node地址是通过hashmap映射而来的：1、如果不是NULL，说明这个节点已经存在，那么将该节点的数据data重写以后加到链表头；

　　2、如果是NULL，还要进行第二个判断“分配地址的linkedList是不是已经空了”：

　　2.1、如果空了，说明全部可用地址已经分配完了，那么，将原链表的最后一个节点踢出链表（应写入数据库），然后将被踢出点的hashmap中对应的key-value擦除，然后再加入新节点，并在hashmap中对应好新节点的key-value；

　　2.2、如果不空，那么从linkedList中分配个新地址给这个节点，同时linkedList要弹出分配完的地址，然后再将新节点加入链表中，对应好hashmap中的key-value。

　　要注意，hashmap用来对应key-value，这里是方便查找；而vector变量linkedList也只是在初始化的时候存储了一块连续地址，用来分配地址，它们两者都不是用来直接构建链表的，链表是你自己建立的。

　　Get()函数就比较简单了：

　　四、C++代码实现：

　　代码不是我原创的（后面给出原文地址），不过理清思路之后我自己实现了一遍，测试的过程实在是各种奇葩和辛苦（因为一个不注意的小地方）。

　　代码实现里用到了hash_map，注意，这个不是C++标准的一部分，所以你要自己去库文件里找找，一般来说库文件都是在/usr/include下面的了，cd到这个文件夹，然后用grep找一下：

　　cd /usr/include

　　grep  -R "hash_map"

　　最后你会发现是这个头文件：<ext/hash_map>，用文本文档打开来看一下，因为是限制了命名空间的，会发现有两个可用的命名空间，其中一个是__gnu_cxx。

　　代码我一开始是用Qt写的，不过后来发现Qt没法调试（后面再说），于是最后使用Eclipse完成了调试和测试，下面先给出代码：

　　LRUCache

　　调试的时候我发现了一个问题：

　　坑爹了，全部节点的next指针全部都指向自己，这样的话链表长得像什么样子呢？应该是这样：

　　这个错误到底是怎么来的？

　　我反复地看代码，节点的链入（Attach）和取出（Detach）都是没有问题的，而且，插入新节点的时候，已经插入过的节点为什么没有了？Attach方法既然是正确的，那为什么节点的next为什么会指向自己？

　　综合上面两个问题，我突然意识到：那只能是分配地址的时候出现问题了！

　　所以回到构造函数分配地址的部分，我发现在for循环里面，本应是：

　　linkedList.push_back(entries+i);

　　这样就能顺序存储分配好的地址。

　　但我竟然把i写成了1，所以每个地址都成了同一个！吐血的经历。