緩存置換算法

緩存置換算法

 

緩存置換算法

 

操做系統本質上是一個多級緩存系統，從cpu寄存器，cpu一級緩存，cpu二級緩存，cpu三級緩存，主內存，硬盤，從右到左訪問效率依次提高。如何在有限的資源內處理無限的數據？最理想的狀況是置換出將來短時間內不會被再次訪問的數據，可是咱們沒法預知將來，因此只能從數據在過去的訪問狀況中尋找規律進行置換。

 

LRU

 

LRU全稱是Least Recently Used，即最近最久未使用算法。其基於若是一個數據在最近一段時間沒有被訪問到，那麼在未來它被訪問的可能性也很小的思路，也就是說優先刪除掉在過去一段時間內沒有被訪問的數據。

 

利用雙向鏈表記錄數據順序，hashmap查詢數據；

• 插入/更新：首先判斷是否已經存在key。若是已經存在該key，則重置成當前的value而且將該key移動到鏈表的頭部；若是不存在則建立一個新節點，一樣將其該key移動到鏈表的頭部而且設置hashmap的映射。若是緩存滿了，則將以前最老的元素刪除。
• 查詢：若是從緩存中獲取到對應的key，則返回對應的數據而且將該key移動到鏈表的頭部；
• 刪除：因爲鏈表從頭至尾保持最新到最舊的順序，所以刪除鏈表尾部便可；

 

 

LFU

 

LFU全稱是Least Frequently Used，即最近最少使用算法。其基於若是一個數據在最近一段時間內使用次數不多，那麼在未來一段時間內被使用的可能性也很小的思路，也就是說刪除在過去一段時間內使用次數不多的數據；

 

注意LFU和LRU算法的不一樣之處：LRU的淘汰規則是基於訪問時間，而LFU是基於訪問次數的。

 

一樣利用雙向鏈表記錄數據順序，hashmap查詢數據（存儲的節點還須要維護訪問次數）

• 插入/更新：首先判斷是否已經存在key。若是已經存在該key，則重置成當前的value而且將訪問頻率+1，接着和鏈表中該節點的前置節點比較，是否須要調換位置；若是不存在則建立一個新節點，一樣將其該key加入到鏈表的尾部而且設置hashmap的映射。若是緩存滿了，則將以前最老的元素刪除。
• 查詢：若是從緩存中獲取到對應的key，則返回對應的數據而且將訪問頻率+1，接着和鏈表中該節點的前置節點比較，是否須要調換位置；
• 刪除：因爲鏈表從頭至尾保持最新到最舊的順序，所以刪除鏈表尾部便可；

 

 

FIFO

 

FIFO全稱是First in First out，即先進先出算法。其基於若是一個數據最早進入緩存中，則應該最先淘汰掉的思路，也就是說優先刪除掉最早保存到鏈表中的數據；

 

利用雙向鏈表記錄數據順序，hashmap查詢數據；

• 插入/更新：首先判斷是否已經存在key。若是已經存在該key，則重置成當前的value；若是不存在則建立一個新節點，一樣將其該key移動到鏈表的尾部而且設置hashmap的映射。若是緩存滿了，則將以前最早進入緩存的元素刪除。
• 查詢：若是從緩存中獲取到對應的key，則返回對應的數據，不會在鏈表中移動key的順序；
• 刪除：因爲鏈表從頭至尾保持最舊到最新的順序，所以刪除鏈表頭部便可；