LRU原理与实现
来源:互联网 发布:淘宝搜索模型 编辑:程序博客网 时间:2024/06/07 00:39
1 LRU Cache
LRU(Least Recently Used,最近最少使用)是一种Cache替换算法。什么是Cache?狭义的Cache指的是位于CPU和主存间的快速RAM,通常它不像系统主存那样使用DRAM技术,而使用昂贵但较快速的SRAM技术。广义上的Cache指的是位于速度相差较大的两种硬件之间,用于协调两者数据传输速度差异的结构。除了CPU与主存之间有Cache,内存与硬盘之间也有Cache,乃至在硬盘与网络之间也有某种意义上的Cache──称为Internet临时文件夹或网络内容缓存等。
Cache的容量有限,因此当Cache的容量用完后,而又有新的内容需要添加进来时,就需要挑选并舍弃原有的部分内容,从而腾出空间来放新内容。LRU Cache的替换原则就是将最近最少使用的内容替换掉。其实,LRU译成最久未使用会更形象,因为该算法每次替换掉的就是一段时间内最久没有使用过的内容。
2 具体实现
LRU的典型实现是哈希表(hash map) + 双向链表(doubly linked list),双向链表用于存储数据结点,并且它是按照结点最近被使用的时间来存储的。如果一个结点被访问了,我们有理由相信它在接下来的一段时间被访问的概率要大于其它结点。于是,我们把它放到双向链表的头部。当我们往双向链表里插入一个结点,我们也有可能很快就会使用到它,同样把它插入到头部。我们使用这种方式不断地调整着双向链表,链表尾部的结点自然也就是最近一段时间,最久没有使用到的结点。那么,当我们的Cache满了,需要替换掉的就是双向链表中最后的那个结点(不是尾结点,头尾结点不存储实际内容)。
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