FIFO、LRU、LFU的含義和原理

 

含義： 

FIFO：First In First Out，先進先出
LRU：Least Recently Used，最近最少使用

LFU：Least Frequently Used，最不常常使用

以上三者都是緩存過時策略。

 

原理和實現： 

 

1、FIFO按照「先進先出（First In，First Out）」的原理淘汰數據，正好符合隊列的特性，數據結構上使用隊列Queue來實現。

以下圖：

1. 新訪問的數據插入FIFO隊列尾部，數據在FIFO隊列中順序移動；

2. 淘汰FIFO隊列頭部的數據；

 

2、LRU（Least recently used，最近最少使用）算法根據數據的歷史訪問記錄來進行淘汰數據，其核心思想是「若是數據最近被訪問過，那麼未來被訪問的概率也更高」。

最多見的實現是使用一個鏈表保存緩存數據，詳細算法實現以下：

1. 新數據插入到鏈表頭部；

2. 每當緩存命中（即緩存數據被訪問），則將數據移到鏈表頭部；

3. 當鏈表滿的時候，將鏈表尾部的數據丟棄。

 

3、LFU（Least Frequently Used）算法根據數據的歷史訪問頻率來淘汰數據，其核心思想是「若是數據過去被訪問屢次，那麼未來被訪問的頻率也更高」。

LFU的每一個數據塊都有一個引用計數，全部數據塊按照引用計數排序，具備相同引用計數的數據塊則按照時間排序。

具體實現以下：

 

1. 新加入數據插入到隊列尾部（由於引用計數爲1）；

2. 隊列中的數據被訪問後，引用計數增長，隊列從新排序；

3. 當須要淘汰數據時，將已經排序的列表最後的數據塊刪除。