JS 实现一个 LRU 算法

LRU 是 Least Recently Used 的缩写，即最近最少使用，是一种常用的页面置换算法，选择内存中最近最久未使用的页面予以淘汰。

可用的 NodeJS 库见node-lru-cache

然怎么使用 JS 简单写一个？类似的题目见 LeetCode 146 LRU 缓存机制，进阶要求时间复杂度 O(1) 。

思路

解法：维护一个数组，提供 get 和 put 方法，并且限定 max 数量。

使用时，get 可以标记某个元素是最新使用的，提升它去第一项。put 可以加入某个key-value，但需要判断是否已经到最大限制 max

• 若未到能直接往数组第一项里插入
• 若到了最大限制 max，则需要淘汰数据尾端一个元素。

LRUCache cache = new LRUCache( 2 /* 缓存容量 */ );

cache.put(1, 1);
cache.put(2, 2);
cache.get(1);       // 返回  1
cache.put(3, 3);    // 该操作会使得密钥 2 作废
cache.get(2);       // 返回 -1 (未找到)
cache.put(4, 4);    // 该操作会使得密钥 1 作废
cache.get(1);       // 返回 -1 (未找到)
cache.get(3);       // 返回  3
cache.get(4);       // 返回  4

具体代码

一般的解法，通过维护一个数组，数组项存放了 key-value 键值对对象，每次需要遍历去寻找 key 值所在的数组下标操作。

已经通过 leetCode 146 的检测。执行用时 : 720 ms。内存消耗 : 58.5 MB。

var LRUCache = function (capacity) {
  this.capacity = capacity;
  this.cache = [];
};

/**
 * @param {number} key
 * @return {number}
 */
LRUCache.prototype.get = function (key) {
  let index = this.cache.findIndex((item) => item.key === key);
  if (index === -1) {
    return -1;
  }
  // 删除此元素后插入到数组第一项
  let value = this.cache[index].value;
  this.cache.splice(index, 1);
  this.cache.unshift({
    key,
    value,
  });
  return value;
};

/**
 * @param {number} key
 * @param {number} value
 * @return {void}
 */
LRUCache.prototype.put = function (key, value) {
  let index = this.cache.findIndex((item) => item.key === key);
  // 想要插入的数据已经存在了，那么直接提升它就可以
  if (index > -1) {
    this.cache.splice(index, 1);
  } else if (this.cache.length >= this.capacity) {
    // 若已经到达最大限制，先淘汰一个最久没有使用的
    this.cache.pop();
  }
  this.cache.unshift({ key, value });
};

上面的做法其实有变种，可以通过一个对象来存键值对，一个数组来存放键的顺序。

来看进阶要求

时间复杂度 O(1)，那就不能数组遍历去查找 key 值。可以用 ES6 的 Map 来解了，因为 Map 既能保持键值对，还能记住插入顺序。

var LRUCache = function (capacity) {
  this.cache = new Map();
  this.capacity = capacity;
};

LRUCache.prototype.get = function (key) {
  if (this.cache.has(key)) {
    // 存在即更新
    let temp = this.cache.get(key);
    this.cache.delete(key);
    this.cache.set(key, temp);
    return temp;
  }
  return -1;
};

LRUCache.prototype.put = function (key, value) {
  if (this.cache.has(key)) {
    // 存在即更新（删除后加入）
    this.cache.delete(key);
  } else if (this.cache.size >= this.capacity) {
    // 不存在即加入
    // 缓存超过最大值，则移除最近没有使用的
    this.cache.delete(this.cache.keys().next().value);
  }
  this.cache.set(key, value);
};

上述代码来自LRU 缓存机制-官方，执行用时 : 228 ms，内存消耗 : 59 MB

使用案例

• vue 2.6 keep-alive的实现原理和缓存策略法
• 多点登录，限制一个账号允许登录 5 个端，那么第 6 个端登录时，就需要挤掉最早登录的那个端。