简单LRU cache 实现

起因：我的同事需要一个固定大小的cache，如果记录在cache中，直接从cache中读取，否则从数据库中读取。python的dict 是一个非常简单的cache,但是由于数据量很大，内存很可能增长的过大，因此需要限定记录数，并用LRU算法丢弃旧记录。key 是整型，value是10KB左右的python对象

分析：

1）可以想到，在对于cache，我们需要维护 key -> value 的关系

2）而为了实现LRU，我们又需要一个基于时间的优先级队列，来维护   timestamp  -> (key, value) 的关系

3）当cache 中的记录数达到一个上界maxsize时，需要将timestamp 最小的(key,value) 出队列

4)  当一个（key, value) 被命中时，实际上我们需要将它从队列中，移除并插入到队列的尾部。

从分析可以看出我们的cache 要达到性能最优需要满足上面的四项功能，对于队表的快速移除和插入，链表显然是最优的选择，为了快速移除，最好使用双向链表，为了插入尾部，需要有指向尾部的指针。

下面用python 来实现

#encoding=utf-8class LRUCache(object):    def __init__(self, maxsize):        # cache 的最大记录数        self.maxsize = maxsize        # 用于真实的存储数据        self.inner_dd = {}        # 链表-头指针        self.head = None        # 链表-尾指针         self.tail = None    def set(self, key, value):        # 达到指定大小              if len(self.inner_dd) >= self.maxsize:            self.remove_head_node()        node = Node()        node.data = (key, value)        self.insert_to_tail(node)        self.inner_dd[key] = node    def insert_to_tail(self, node):        if self.tail is None:            self.tail = node            self.head = node        else:            self.tail.next = node            node.pre = self.tail            self.tail = node    def remove_head_node(self):        node = self.head        del self.inner_dd[node.data[0]]        node = None        self.head = self.head.next        self.head.pre = None    def get(self, key):        if key in self.inner_dd:            # 如果命中, 需要将对应的节点移动到队列的尾部            node = self.inner_dd.get(key)            self.move_to_tail(node)            return node.data[1]        return None    def move_to_tail(self, node):        # 只需处理在队列头部和中间的情况        if not (node == self.tail):            if node == self.head:                self.head = node.next                self.head.pre = None                self.tail.next = node                node.pre = self.tail                node.next = None                self.tail = node            else:                pre_node = node.pre                next_node = node.next                pre_node.next = next_node                next_node.pre = pre_node                self.tail.next = node                node.pre = self.tail                node.next = None                self.tail = nodeclass Node(object):    def __init__(self):        self.pre = None        self.next = None        # (key, value)        self.data = None    def __eq__(self, other):        if self.data[0] == other.data[0]:            return True        return False    def __str__(self):       return str(self.data)if __name__ == '__main__':    cache = LRUCache(10)    for i in xrange(1000):        cache.set(i, i+1)        cache.get(2)    for key in cache.inner_dd:        print key, cache.inner_dd[key]