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　　后臺開發(fā)必備知識，不過我不是搞這個的，只是因為很久以前就想寫這些東西，事情多，拖到現(xiàn)在。寫的過程里面發(fā)現(xiàn)很多問題，不會全部說，最后會順帶提一提。

　　注意，本篇筆記只是對接口寫法做了記錄，并沒有進行更嚴(yán)格的設(shè)計和限制，包括更嚴(yán)密的封裝，這里只是學(xué)習(xí)它實現(xiàn)的原理。

　　不過有些idea還是要知道的，系統(tǒng)定時對緩存進行清除并加入滿足條件的新數(shù)據(jù)，是根據(jù)：訪問時間，訪問次數(shù)，可用緩存容量（分配到的內(nèi)存）等因素決定的，實際設(shè)計其實很多東西需要考慮。

　　一、介紹：

　　LRU，Least Recently Used，最近最少使用，服務(wù)器緩存常用算法的一種。

　　比如說一些系統(tǒng)登錄的操作，不可能每次你訪問系統(tǒng)都去調(diào)用數(shù)據(jù)庫的東西，如果能劃出一些空間來，比如說500M，用來緩存這些東西，這樣用戶訪問的時候先在緩存里找，找不到，再去訪問數(shù)據(jù)庫，同時把被訪問的內(nèi)容放到緩存里面（我們可以假設(shè)這些東西還會經(jīng)常被訪問）。然而，我們分配用來做緩存（Cache）的空間肯定是有限的，總不可能從數(shù)據(jù)庫讀的東西全部放到緩存里，所以，當(dāng)緩存里的內(nèi)容達到上限值的時候，我們就要把最少使用的東西寫回數(shù)據(jù)庫，再將新的訪問內(nèi)容從數(shù)據(jù)庫暫存到緩存里面。

　　二、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

　　最常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)方式是hash_map和Double-Linked List，hash_map只是為了實現(xiàn)鍵值key-value對應(yīng)，這樣就避免了每次尋找特定值都要在雙線鏈表里面順序查找，服務(wù)器是沒辦法負(fù)擔(dān)這種低效率的查找方法的。

　　我們可以為鏈表節(jié)點寫一個結(jié)構(gòu)體，用來定義節(jié)點的類型；然后專門寫一個類用來組織緩存信息的存放——以雙鏈表的形式。

　　復(fù)制代碼

　　template<class K, class T>

　　struct Node

　　{

　　K key;

　　T data;

　　Node *next;

　　Node *prev;

　　};

　　復(fù)制代碼

　　復(fù)制代碼

　　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

　　};

　　復(fù)制代碼

　　看代碼太枯燥，我畫了個UML圖：

　　三、主要的兩個函數(shù)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，通過鍵值key查找一個hash_map對應(yīng)的value，如果value不是NULL，那么更新value的內(nèi)容即可。其實服務(wù)器緩存比較多作的是讀多寫少的東西。

　　因為代碼實在是太枯燥了，所以針對Put函數(shù)和Get函數(shù)畫了兩張流程圖：

　　其中，Detach(node)表示將這個節(jié)點從雙鏈表中解出，成為一個獨立的節(jié)點；Attach(node)表示將node插入到頭節(jié)點head后面（表示它可能再次被用到），這樣的話，如果自己再設(shè)計一個GetFirst()函數(shù)，就能直接獲取上次的訪問結(jié)果，這種訪問連hash_map都不需要用到。

　　流程講解：

　　在上述Put函數(shù)流程圖中，注意第一個判斷“node==NULL”，這個node地址是通過hashmap映射而來的：1、如果不是NULL，說明這個節(jié)點已經(jīng)存在，那么將該節(jié)點的數(shù)據(jù)data重寫以后加到鏈表頭；

　　2、如果是NULL，還要進行第二個判斷“分配地址的linkedList是不是已經(jīng)空了”：

　　2.1、如果空了，說明全部可用地址已經(jīng)分配完了，那么，將原鏈表的最后一個節(jié)點踢出鏈表（應(yīng)寫入數(shù)據(jù)庫），然后將被踢出點的hashmap中對應(yīng)的key-value擦除，然后再加入新節(jié)點，并在hashmap中對應(yīng)好新節(jié)點的key-value；

　　2.2、如果不空，那么從linkedList中分配個新地址給這個節(jié)點，同時linkedList要彈出分配完的地址，然后再將新節(jié)點加入鏈表中，對應(yīng)好hashmap中的key-value。

　　要注意，hashmap用來對應(yīng)key-value，這里是方便查找；而vector變量linkedList也只是在初始化的時候存儲了一塊連續(xù)地址，用來分配地址，它們兩者都不是用來直接構(gòu)建鏈表的，鏈表是你自己建立的。

　　Get()函數(shù)就比較簡單了：

　　四、C++代碼實現(xiàn)：

　　代碼不是我原創(chuàng)的（后面給出原文地址），不過理清思路之后我自己實現(xiàn)了一遍，測試的過程實在是各種奇葩和辛苦（因為一個不注意的小地方）。

　　代碼實現(xiàn)里用到了hash_map，注意，這個不是C++標(biāo)準(zhǔn)的一部分，所以你要自己去庫文件里找找，一般來說庫文件都是在/usr/include下面的了，cd到這個文件夾，然后用grep找一下：

　　cd /usr/include

　　grep  -R "hash_map"

　　最后你會發(fā)現(xiàn)是這個頭文件：<ext/hash_map>，用文本文檔打開來看一下，因為是限制了命名空間的，會發(fā)現(xiàn)有兩個可用的命名空間，其中一個是__gnu_cxx。

　　代碼我一開始是用Qt寫的，不過后來發(fā)現(xiàn)Qt沒法調(diào)試（后面再說），于是最后使用Eclipse完成了調(diào)試和測試，下面先給出代碼：

　　LRUCache

　　調(diào)試的時候我發(fā)現(xiàn)了一個問題：

　　坑爹了，全部節(jié)點的next指針全部都指向自己，這樣的話鏈表長得像什么樣子呢？應(yīng)該是這樣：

　　這個錯誤到底是怎么來的？

　　我反復(fù)地看代碼，節(jié)點的鏈入（Attach）和取出（Detach）都是沒有問題的，而且，插入新節(jié)點的時候，已經(jīng)插入過的節(jié)點為什么沒有了？Attach方法既然是正確的，那為什么節(jié)點的next為什么會指向自己？

　　綜合上面兩個問題，我突然意識到：那只能是分配地址的時候出現(xiàn)問題了！

　　所以回到構(gòu)造函數(shù)分配地址的部分，我發(fā)現(xiàn)在for循環(huán)里面，本應(yīng)是：

　　linkedList.push_back(entries+i);

　　這樣就能順序存儲分配好的地址。

　　但我竟然把i寫成了1，所以每個地址都成了同一個！吐血的經(jīng)歷。