解析Android快取機制 LruCache

一般來說，快取策略主要包含快取的新增、獲取和刪除這三類操作。如何新增和獲取快取這個比較好理解，那麼為什麼還要刪除快取呢？這是因為不管是記憶體快取還是硬碟快取，它們的快取大小都是有限的。當快取滿了之後，再想其新增快取，這個時候就需要刪除一些舊的快取並新增新的快取。

因此lru(least recently used)快取演算法便應運而生，lru是近期最少使用的演算法，它的核心思想是當快取滿時，會優先淘汰那些近期最少使用的快取物件。採用lru演算法的快取有兩種：lrhcache和dislrucache，分別用於實現記憶體快取和硬碟快取，其核心思想都是lru快取演算法。

lrucache是android 3.1所提供的乙個快取類，所以在android中可以直接使用lrucache實現記憶體快取。而dislrucache目前在android 還不是android sdk的一部分，但android官方文件推薦使用該演算法來實現硬碟快取。

1.lrucache的介紹

lrucache是個泛型類，主要演算法原理是把最近使用的物件用強引用（即我們平常使用的物件引用方式）儲存在 linkedhashmap 中。當快取滿時，把最近最少使用的物件從記憶體中移除，並提供了get和put方法來完成快取的獲取和新增操作。

2.lrucache的使用

lrucache的使用非常簡單，我們就已快取為例。

int maxmemory = (int) (runtime.getruntime().totalmemory()/1024);
int cachesize = maxmemory/8;
mmemorycache = new lrucache(cachesize)
};

①設定lrucache快取的大小，一般為當前程序可用容量的1/8。

②重寫sizeof方法，計算出要快取的每張的大小。

注意：快取的總容量和每個快取物件的大小所用單位要一致。

lrucache的核心思想很好理解，就是要維護乙個快取物件列表，其中物件列表的排列方式是按照訪問順序實現的，即一直沒訪問的物件，將放在隊尾，即將被淘汰。而最近訪問的物件將放在隊頭，最後被淘汰。

如下圖所示：

那麼這個佇列到底是由誰來維護的，前面已經介紹了是由linkedhashmap來維護。

而linkedhashmap是由陣列+雙向鍊錶的資料結構來實現的。其中雙向鍊錶的結構可以實現訪問順序和插入順序，使得linkedhashmap中的對按照一定順序排列起來。

通過下面建構函式來指定linkedhashmap中雙向鍊錶的結構是訪問順序還是插入順序。

public linkedhashmap(int initialcapacity,
float loadfactor,
boolean accessorder)

其中accessorder設定為true則為訪問順序，為false，則為插入順序。

以具體例子解釋：

當設定為true時

public static final void main(string args) 
}

輸出結果：

0:0

3:34:4

5:56:6

1:12:2

即最近訪問的最後輸出，那麼這就正好滿足的lru快取演算法的思想。可見lrucache巧妙實現，就是利用了linkedhashmap的這種資料結構。下面我們在lrucache原始碼中具體看看，怎麼應用linkedhashmap來實現快取的新增，獲得和刪除的。

public lrucache(int maxsize) 
this.maxsize = maxsize;
this.map = new linkedhashmap(0, 0.75f, true);
}

從lrucache的建構函式中可以看到正是用了linkedhashmap的訪問順序。

put()方法

public final v put(k key, v value) 
v previous;
synchronized (this) 
}//entryremoved()是個空方法，可以自行實現
if (previous != null) 
//調整快取大小(關鍵方法)
trimtosize(maxsize);
return previous;
}

可以看到put()方法並沒有什麼難點，重要的就是在新增過快取物件後，呼叫 trimtosize()方法，來判斷快取是否已滿，如果滿了就要刪除近期最少使用的演算法。

trimtosize()方法

public void trimtosize(int maxsize) 
//如果快取大小size小於最大快取，或者map為空，不需要再刪除快取物件，跳出迴圈
if (size <= maxsize || map.isempty()) 
//迭代器獲取第乙個物件，即隊尾的元素，近期最少訪問的元素
map.entrytoevict = map.entryset().iterator().next();
key = toevict.getkey();
value = toevict.getvalue();
//刪除該物件，並更新快取大小
map.remove(key);
size -= safesizeof(key, value);
evictioncount++;
}entryremoved(true, key, value, null);}}

trimtosize()方法不斷地刪除linkedhashmap中隊尾的元素，即近期最少訪問的，直到快取大小小於最大值。

當呼叫lrucache的get()方法獲取集合中的快取物件時，就代表訪問了一次該元素，將會更新佇列，保持整個佇列是按照訪問順序排序。這個更新過程就是在linkedhashmap中的get()方法中完成的。

先看lrucache的get()方法

get()方法

public final v get(k key) 
v mapvalue;
synchronized (this) 
misscount++;
}

其中linkedhashmap的get()方法如下：

public v get(object key)

呼叫recordaccess()方法如下：

void recordaccess(hashmapm) 
}

由此可見lrucache中維護了乙個集合linkedhashmap，該linkedhashmap是以訪問順序排序的。當呼叫put()方法時，就會在結合中新增元素，並呼叫trimtosize()判斷快取是否已滿，如果滿了就用linkedhashmap的迭代器刪除隊尾元素，即近期最少訪問的元素。當呼叫get()方法訪問快取物件時，就會呼叫linkedhashmap的get()方法獲得對應集合元素，同時會更新該元素到隊頭。以上便是lrucache實現的原理，理解了linkedhashmap的資料結構就能理解整個原理。如果不懂，可以先看看linkedhashmap的具體實現。

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