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feat(core):实现Sieve缓存
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2db66af020
282
hutool-core/src/main/java/cn/hutool/v7/core/cache/impl/SieveCache.java
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282
hutool-core/src/main/java/cn/hutool/v7/core/cache/impl/SieveCache.java
vendored
Normal file
@ -0,0 +1,282 @@
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/*
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* Copyright (c) 2013-2025 Hutool Team and hutool.cn
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* Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
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* you may not use this file except in compliance with the License.
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* You may obtain a copy of the License at
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*
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* http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
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* Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
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* distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
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* WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
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* See the License for the specific language governing permissions and
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* limitations under the License.
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*/
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package cn.hutool.v7.core.cache.impl;
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import cn.hutool.v7.core.lang.mutable.Mutable;
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import cn.hutool.v7.core.lang.mutable.MutableObj;
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import java.io.Serial;
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import java.util.HashMap;
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import java.util.Iterator;
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import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
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/**
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* SIEVE 缓存算法实现<br>
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* <p>
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* SIEVE 是一种比 LRU 更简单且通常更高效的缓存算法<br>
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* 它不需要在缓存命中时移动节点,仅需设置一个访问位<br>
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* 驱逐时使用一个指针(Hand)扫描队列,淘汰未被访问的节点<br>
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* 驱逐时遇到已访问的节点会设置为未访问,用于淘汰过期节点<br>
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* </p>
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* @param <K> 键类型
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* @param <V> 值类型
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* @author Lettuceleaves
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*/
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public class SieveCache<K, V> extends LockedCache<K, V> {
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@Serial
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private static final long serialVersionUID = 1L;
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/**
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* 双向链表头节点
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*/
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private SieveCacheObj<K, V> head;
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/**
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* 双向链表尾节点
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*/
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private SieveCacheObj<K, V> tail;
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/**
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* 下一次扫描的起始位置
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*/
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private SieveCacheObj<K, V> hand;
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/**
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* 构造<br>
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* 默认无超时
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*
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* @param capacity 容量
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*/
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public SieveCache(int capacity) {
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this(capacity, 0);
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}
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/**
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* 构造
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*
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* @param capacity 容量
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* @param timeout 默认超时时间,单位:毫秒
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*/
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public SieveCache(int capacity, long timeout) {
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if (Integer.MAX_VALUE == capacity) {
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capacity -= 1;
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}
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this.capacity = capacity;
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this.timeout = timeout;
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// 这里的设置 capacity + 1, 1.0f 避免触发扩容
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this.cacheMap = new HashMap<>(capacity + 1, 1.0f);
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this.lock = new ReentrantLock();
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}
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@Override
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protected void putWithoutLock(K key, V object, long timeout) {
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final Mutable<K> keyObj = MutableObj.of(key);
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SieveCacheObj<K, V> co = (SieveCacheObj<K, V>) cacheMap.get(keyObj);
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if (co != null) {
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final SieveCacheObj<K, V> newCo = new SieveCacheObj<>(key, object, timeout);
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// 新加入的节点,默认刚访问过,防止立刻被淘汰
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newCo.visited = true;
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// 替换旧节点
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replaceNode(co, newCo);
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cacheMap.put(keyObj, newCo);
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} else {
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if (isFull()) {
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pruneCache();
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}
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co = new SieveCacheObj<>(key, object, timeout);
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cacheMap.put(keyObj, co);
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addToHead(co);
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co.visited = false;
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}
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}
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/**
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* 在双向链表中用 newNode 替换 oldNode,保持链表结构不变
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*
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* @param oldNode 旧节点
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* @param newNode 新节点
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*/
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private void replaceNode(SieveCacheObj<K, V> oldNode, SieveCacheObj<K, V> newNode) {
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newNode.prev = oldNode.prev;
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|
newNode.next = oldNode.next;
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// 更新前向指针
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if (oldNode.prev != null) {
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|
oldNode.prev.next = newNode;
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} else {
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head = newNode;
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}
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// 更新后向指针
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if (oldNode.next != null) {
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|
oldNode.next.prev = newNode;
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|
} else {
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tail = newNode;
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}
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oldNode.prev = null;
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|
oldNode.next = null;
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}
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@Override
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protected CacheObj<K, V> getOrRemoveExpiredWithoutLock(K key) {
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|
final Mutable<K> keyObj = MutableObj.of(key);
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final SieveCacheObj<K, V> co = (SieveCacheObj<K, V>) cacheMap.get(keyObj);
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if (null != co) {
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|
if (co.isExpired()) {
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removeWithoutLock(key);
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return null;
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}
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co.visited = true;
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co.lastAccess = System.currentTimeMillis();
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}
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return co;
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}
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@Override
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protected CacheObj<K, V> removeWithoutLock(K key) {
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|
final Mutable<K> keyObj = MutableObj.of(key);
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|
final SieveCacheObj<K, V> co = (SieveCacheObj<K, V>) cacheMap.remove(keyObj);
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|
if (co != null) {
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|
removeNode(co);
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}
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|
return co;
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}
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/**
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|
* 优先清理过期对象,如果容量仍溢出,反向扫描visited为false的节点,设置true节点为false
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*/
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@Override
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|
protected int pruneCache() {
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|
int count = 0;
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if (isPruneExpiredActive()) {
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|
final Iterator<CacheObj<K, V>> values = cacheObjIter();
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|
CacheObj<K, V> co;
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|
while (values.hasNext()) {
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|
co = values.next();
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|
if (co.isExpired()) {
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|
values.remove();
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|
removeNode((SieveCacheObj<K, V>) co);
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|
onRemove(co.key, co.obj);
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|
count++;
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|
}
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}
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|
}
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while (isFull() && hand != null) {
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if (!hand.visited) {
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final SieveCacheObj<K, V> victim = hand;
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|
hand = hand.prev;
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final Mutable<K> keyObj = MutableObj.of(victim.key);
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|
cacheMap.remove(keyObj);
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|
removeNode(victim);
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|
onRemove(victim.key, victim.obj);
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|
count++;
|
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|
} else {
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|
// 近期被访问过,就先设置为false
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|
hand.visited = false;
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hand = hand.prev;
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if (hand == null) {
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|
// 没找到能淘汰的节点,重新扫描一边
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hand = tail;
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}
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}
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}
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return count;
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}
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/**
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|
* 将节点加入链表头部
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*
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* @param node 节点
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*/
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private void addToHead(SieveCacheObj<K, V> node) {
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|
node.next = head;
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|
node.prev = null;
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|
if (head != null) {
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|
head.prev = node;
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|
}
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|
head = node;
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|
if (tail == null) {
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|
tail = node;
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|
}
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|
}
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|
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/**
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|
* 从链表中移除节点
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|
*
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|
* @param node 节点
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*/
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private void removeNode(SieveCacheObj<K, V> node) {
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||||||
|
if (node == hand) {
|
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|
hand = node.prev;
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|
}
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|
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|
if (node.prev != null) {
|
||||||
|
node.prev.next = node.next;
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|
} else {
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|
head = node.next;
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|
}
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|
|
||||||
|
if (node.next != null) {
|
||||||
|
node.next.prev = node.prev;
|
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|
} else {
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|
tail = node.prev;
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|
}
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|
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|
node.next = null;
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|
node.prev = null;
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|
}
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/**
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|
* 给节点添加visited属性,用于Sieve缓存淘汰策略
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|
*/
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|
private static class SieveCacheObj<K, V> extends CacheObj<K, V> {
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||||||
|
@Serial
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||||||
|
private static final long serialVersionUID = 1L;
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|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 是否被访问过
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|
*/
|
||||||
|
boolean visited = false;
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|
/**
|
||||||
|
* 前向节点
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|
*/
|
||||||
|
SieveCacheObj<K, V> prev;
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|
/**
|
||||||
|
* 后向节点
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
SieveCacheObj<K, V> next;
|
||||||
|
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||||||
|
protected SieveCacheObj(final K key, final V obj, final long ttl) {
|
||||||
|
super(key, obj, ttl);
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|
}
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}
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|
}
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