資料結構系列之LRU演算法理論篇

2021-09-24 06:47:52 字數 1088 閱讀 5783

什麼是lru演算法

lru演算法中文名叫「最近最少使用」,是一種資料快取淘汰演算法,可以實現基於磁碟和記憶體的快取淘汰

演算法原理

lru演算法根據資料的歷史使用記錄來進行資料淘汰。lru演算法認為,最近被使用過的資料,那麼將來會更多的被使用。lru實現資料淘汰的原理就是當資料快取達到預設的最大值時,就會淘汰最久未被使用的資料。

使用場景

lru演算法適用於需要經常訪問某些熱資料,並且大部分資料都會被重複訪問的場景

lru演算法實現方式

基於陣列

使用陣列實現lru演算法的基本過程如下:

基於單鏈表

使用單鏈表實現lru演算法基本過程如下:

lru演算法優缺點

當存在熱點資料時,並且這些大部分資料還是經常被使用的,lru命中率較高,不需要經常進行資料的新增和刪除

如果只有很少的資料被經常使用,lru演算法很低效。因為lru命中率很低,經常需要淘汰資料。也就是「快取汙染」問題,快取的資料並沒有很大程度上重複使用

lru-k演算法

lru-k演算法是為了解決lru演算法的「快取汙染」問題。可以認為,lru演算法就是lru-1演算法。lru-k演算法目的就是把lru演算法的「最近一次被使用」賦能為「最近k次被使用」。

lru-k演算法原理

lru-k演算法相比於lru(lru-1)演算法,lru-k演算法一開始不會真正快取資料,只有資料被使用過了k次才會放入快取之中。那麼,在資料沒有被真正快取之前,資料放在**的呢?如何記錄使用次數的呢?lru-k演算法會多維護乙個佇列,用於儲存資料的使用記錄。但佇列中的資料使用達到k次就取出來放進快取。淘汰快取資料和lru(lru-1)原理一樣,第k次使用時間最早的先淘汰。

雙佇列模式lru

雙佇列lru演算法,使用fifo佇列和lru佇列快取資料。和lru-k不同的是,雙佇列lru演算法兩個佇列都快取資料,lru-k演算法只使用乙個快取佇列快取資料,乙個佇列記錄資料使用情況

多佇列模式lru

多佇列模式lru的原理是使用多個佇列,按照資料不同的使用頻率來快取資料,也就是多優先順序快取。命中的資料會逐漸從低優先順序佇列快取到高優先順序佇列。高優先順序佇列的資料會逐漸從淘汰到低優先順序佇列,最後真正被淘汰

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