Java中的分段LRU Cache

Java中的分段LRU Cache基础概念

分段LRU Cache（Segmented LRU Cache）是一种缓存策略，用于提高数据访问效率。它基于LRU（Least Recently Used）算法，但通过将缓存分成多个段来优化性能。每个段都有自己的LRU链表，这样可以减少锁竞争，提高并发性能。

优势

并发性能提升：通过分段，不同的线程可以同时访问不同的段，减少了锁的竞争。
灵活性：可以根据应用的需求调整段的数量和大小。
更好的局部性：某些数据可能会集中在某些段中，这样可以更好地利用缓存的局部性原理。

类型

固定分段：缓存被预先分成固定数量的段。
动态分段：根据负载情况动态调整分段的数量。

应用场景

高并发系统：在需要处理大量并发请求的系统中，分段LRU Cache可以有效减少锁竞争。
数据库查询缓存：用于缓存频繁访问的数据库查询结果。
Web服务器缓存：缓存静态资源和动态生成的页面片段。

实现示例

以下是一个简单的Java实现示例，展示了如何创建一个分段LRU Cache：

import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;

class SegmentedLRUCache<K, V> {
    private final int segmentCount;
    private final Map<K, V>[] segments;

    public SegmentedLRUCache(int segmentCount, int capacityPerSegment) {
        this.segmentCount = segmentCount;
        this.segments = new LinkedHashMap[segmentCount];
        for (int i = 0; i < segmentCount; i++) {
            segments[i] = new LinkedHashMap<K, V>(capacityPerSegment, 0.75f, true) {
                protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K, V> eldest) {
                    return size() > capacityPerSegment;
                }
            };
        }
    }

    private int getSegmentIndex(K key) {
        return Math.abs(key.hashCode()) % segmentCount;
    }

    public V get(K key) {
        int index = getSegmentIndex(key);
        return segments[index].get(key);
    }

    public void put(K key, V value) {
        int index = getSegmentIndex(key);
        segments[index].put(key, value);
    }

    public void remove(K key) {
        int index = getSegmentIndex(key);
        segments[index].remove(key);
    }
}