缓存算法简要说明

缓存算法

没有人能说清哪一种缓存算法优于其余的缓存算法

Least Frequently Used（LFU）：

你们好，我是 LFU，我会计算为每一个缓存对象计算他们被使用的频率。我会把最不经常使用的缓存对象踢走。

Least Recently User（LRU）：

我是 LRU 缓存算法，我把最近最少使用的缓存对象给踢走。

我老是须要去了解在何时，用了哪一个缓存对象。若是有人想要了解我为何总能把最近最少使用的对象踢掉，是很是困难的。

浏览器就是使用了我（LRU）做为缓存算法。新的对象会被放在缓存的顶部，当缓存达到了容量极限，我会把底部的对象踢走，而技巧就是：我会把最新被访问的缓存对象，放到缓存池的顶部。

因此，常常被读取的缓存对象就会一直呆在缓存池中。有两种方法能够实现我，array 或者是 linked list。

个人速度很快，我也能够被数据访问模式适配。我有一个你们庭，他们均可以完善我，甚至作的比我更好（我确实有时会嫉妒，可是不要紧）。我家庭的一些成员包括 LRU2 和 2Q，他们就是为了完善 LRU 而存在的。

Least Recently Used 2（LRU2）：

我是 Least Recently Used 2，有人叫我最近最少使用 twice，我更喜欢这个叫法。我会把被两次访问过的对象放入缓存池，当缓存池满了以后，我会把有两次最少使用的缓存对象踢走。由于须要跟踪对象2次，访问负载就会随着缓存池的增长而增长。若是把我用在大容量的缓存池中，就会有问题。另外，我还须要跟踪那么不在缓存的对象，由于他们尚未被第二次读取。我比LRU好，并且是 adoptive to access 模式 。

Two Queues（2Q）：

我是 Two Queues；我把被访问的数据放到 LRU 的缓存中，若是这个对象再一次被访问，我就把他转移到第二个、更大的 LRU 缓存。

我踢走缓存对象是为了保持第一个缓存池是第二个缓存池的1/3。当缓存的访问负载是固定的时候，把 LRU 换成 LRU2，就比增长缓存的容量更好。这种机制使得我比 LRU2 更好，我也是 LRU 家族中的一员，并且是 adoptive to access 模式 。

Adaptive Replacement Cache（ARC）：

我是 ARC，有人说我是介于 LRU 和 LFU 之间，为了提升效果，我是由2个 LRU 组成，第一个，也就是 L1，包含的条目是最近只被使用过一次的，而第二个 LRU，也就是 L2，包含的是最近被使用过两次的条目。所以， L1 放的是新的对象，而 L2 放的是经常使用的对象。因此，别人才会认为我是介于 LRU 和 LFU 之间的，不过不要紧，我不介意。

我被认为是性能最好的缓存算法之一，可以自调，而且是低负载的。我也保存着历史对象，这样，我就能够记住那些被移除的对象，同时，也让我能够看到被移除的对象是否能够留下，取而代之的是踢走别的对象。个人记忆力不好，可是我很快，适用性也强。

Most Recently Used（MRU）：

我是 MRU，和 LRU 是对应的。我会移除最近最多被使用的对象，你必定会问我为何。好吧，让我告诉你，当一次访问过来的时候，有些事情是没法预测的，而且在缓存系统中找出最少最近使用的对象是一项时间复杂度很是高的运算，这就是为何我是最好的选择。

我是数据库内存缓存中是多么的常见！每当一次缓存记录的使用，我会把它放到栈的顶端。当栈满了的时候，你猜怎么着？我会把栈顶的对象给换成新进来的对象！

First in First out（FIFO）：

我是先进先出，我是一个低负载的算法，而且对缓存对象的管理要求不高。我经过一个队列去跟踪全部的缓存对象，最近最经常使用的缓存对象放在后面，而更早的缓存对象放在前面，当缓存容量满时，排在前面的缓存对象会被踢走，而后把新的缓存对象加进去。我很快，可是我并不适用。

Second Chance：

你们好，我是 second chance，我是经过 FIFO 修改而来的，被你们叫作 second chance 缓存算法，我比 FIFO 好的地方是我改善了 FIFO 的成本。我是 FIFO 同样也是在观察队列的前端，可是很FIFO的马上踢出不一样，我会检查即将要被踢出的对象有没有以前被使用过的标志（1一个 bit 表示），没有没有被使用过，我就把他踢出；不然，我会把这个标志位清除，而后把这个缓存对象当作新增缓存对象加入队列。你能够想象就这就像一个环队列。当我再一次在队头碰到这个对象时，因为他已经没有这个标志位了，因此我马上就把他踢开了。我在速度上比 FIFO 快。

CLock：

我是 Clock，一个更好的 FIFO，也比 second chance 更好。由于我不会像 second chance 那样把有标志的缓存对象放到队列的尾部，可是也能够达到 second chance 的效果。

我持有一个装有缓存对象的环形列表，头指针指向列表中最老的缓存对象。当缓存 miss 发生而且没有新的缓存空间时，我会问问指针指向的缓存对象的标志位去决定我应该怎么作。若是标志是0，我会直接用新的缓存对象替代这个缓存对象；若是标志位是1，我会把头指针递增，而后重复这个过程，知道新的缓存对象可以被放入。我比 second chance 更快。

Simple time-based：

我是 simple time-based 缓存算法，我经过绝对的时间周期去失效那些缓存对象。对于新增的对象，我会保存特定的时间。我很快，可是我并不适用。

Extended time-based expiration：

我是 extended time-based expiration 缓存算法，我是经过相对时间去失效缓存对象的；对于新增的缓存对象，我会保存特定的时间，好比是每5分钟，天天的12点。

Sliding time-based expiration：

我是 sliding time-based expiration，与前面不一样的是，被我管理的缓存对象的生命起点是在这个缓存的最后被访问时间算起的。我很快，可是我也不太适用。

其余的缓存算法还考虑到了下面几点：

成本：若是缓存对象有不一样的成本，应该把那些难以得到的对象保存下来。

容量：若是缓存对象有不一样的大小，应该把那些大的缓存对象清除，这样就可让更多的小缓存对象进来了。

时间：一些缓存还保存着缓存的过时时间。电脑会失效他们，由于他们已通过期了。

根据缓存对象的大小而无论其余的缓存算法多是有必要的。