缓存置换算法

缓存置换算法

 

缓存置换算法

 

操做系统本质上是一个多级缓存系统，从cpu寄存器，cpu一级缓存，cpu二级缓存，cpu三级缓存，主内存，硬盘，从右到左访问效率依次提高。如何在有限的资源内处理无限的数据？最理想的状况是置换出将来短时间内不会被再次访问的数据，可是咱们没法预知将来，因此只能从数据在过去的访问状况中寻找规律进行置换。

 

LRU

 

LRU全称是Least Recently Used，即最近最久未使用算法。其基于若是一个数据在最近一段时间没有被访问到，那么在未来它被访问的可能性也很小的思路，也就是说优先删除掉在过去一段时间内没有被访问的数据。

 

利用双向链表记录数据顺序，hashmap查询数据；

• 插入/更新：首先判断是否已经存在key。若是已经存在该key，则重置成当前的value而且将该key移动到链表的头部；若是不存在则建立一个新节点，一样将其该key移动到链表的头部而且设置hashmap的映射。若是缓存满了，则将以前最老的元素删除。
• 查询：若是从缓存中获取到对应的key，则返回对应的数据而且将该key移动到链表的头部；
• 删除：因为链表从头至尾保持最新到最旧的顺序，所以删除链表尾部便可；

 

 

LFU

 

LFU全称是Least Frequently Used，即最近最少使用算法。其基于若是一个数据在最近一段时间内使用次数不多，那么在未来一段时间内被使用的可能性也很小的思路，也就是说删除在过去一段时间内使用次数不多的数据；

 

注意LFU和LRU算法的不一样之处：LRU的淘汰规则是基于访问时间，而LFU是基于访问次数的。

 

一样利用双向链表记录数据顺序，hashmap查询数据（存储的节点还须要维护访问次数）

• 插入/更新：首先判断是否已经存在key。若是已经存在该key，则重置成当前的value而且将访问频率+1，接着和链表中该节点的前置节点比较，是否须要调换位置；若是不存在则建立一个新节点，一样将其该key加入到链表的尾部而且设置hashmap的映射。若是缓存满了，则将以前最老的元素删除。
• 查询：若是从缓存中获取到对应的key，则返回对应的数据而且将访问频率+1，接着和链表中该节点的前置节点比较，是否须要调换位置；
• 删除：因为链表从头至尾保持最新到最旧的顺序，所以删除链表尾部便可；

 

 

FIFO

 

FIFO全称是First in First out，即先进先出算法。其基于若是一个数据最早进入缓存中，则应该最先淘汰掉的思路，也就是说优先删除掉最早保存到链表中的数据；

 

利用双向链表记录数据顺序，hashmap查询数据；

• 插入/更新：首先判断是否已经存在key。若是已经存在该key，则重置成当前的value；若是不存在则建立一个新节点，一样将其该key移动到链表的尾部而且设置hashmap的映射。若是缓存满了，则将以前最早进入缓存的元素删除。
• 查询：若是从缓存中获取到对应的key，则返回对应的数据，不会在链表中移动key的顺序；
• 删除：因为链表从头至尾保持最旧到最新的顺序，所以删除链表头部便可；