缓存淘汰策略的三个代表

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缓存是有空间的限制的,不同的情况下会采取不同的缓存淘汰策略应对缓存满载。常见的缓存淘汰策略有三种:

  • 先进先出策略 FIFO(First In,First Out)
  • 最少使用策略 LFU(Least Frequently Used)
  • 最近最少使用策略 LRU(Least Recently Used)

FIFO

先进先出,如果缓存容量满,则优先移出最早加入缓存的数据;其内部可以使用队列实现。

简单理解其实就是:如果一个数据最先进入缓存中,则应该最早淘汰掉。

LFU

根据数据的历史访问频率来淘汰数据,其核心思想是“如果数据过去被访问多次,那么将来被访问的频率也更高”。

所以 LFU 的淘汰策略其实就是:如果一个数据在最近一段时间内使用次数很少,那么在将来一段时间内被使用的可能性也很小,所以优先淘汰。

LRU

least recently used,是目前最常用的缓存算法和设计方案之一,其移除策略为“当缓存(页)满时,优先移除最近最久未使用的数据”,优点是易于设计和使用,适用场景广泛。

乍一看好像和 LFU 的区别不是很大,其实 LFU 和 LRU 的区别主要是判断的依据不一样,LFU 依据的是访问次数、LRU 依据的是多少时间没被访问。

举个例子:

  1. 比如有数据:1,2,3,4

  2. 缓存大小为2:[]

  3. 我依次访问了1,2,1

  4. 缓存现在应该是 [1(2), 2(1)] (括号里面是访问的次数)

  5. 我现在又要访问3,这个时候就需要缓存淘汰策略了

  6. 对于 FIFO 应该很好理解,先进先出,我先访问的1,后访问的2,所以缓存变为[3(1).2(1)]

  7. 对于 LFU 淘汰访问次数最少的就可以了,缓存变成[3(1),1(2)]

  8. LRU 我们要看哪个数据没被访问的时间最长,因为我最新一次访问的是1,所以淘汰2,缓存变成[3(1),1(2)]