缓存淘汰算法系列
Posted 转瞬之夏
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了缓存淘汰算法系列相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
一、前言
缓存算法历史已经很久了，但在楼主查询相关资料时，发现知识零碎，且原理介绍的很不详细，遂有了总结常用缓存算法文章的想法，以供广大朋友们查阅。本文是缓存系列的第一篇，知识侧重于初略的介绍，并未深入。
二、NRU(Not recently used)
1、算法思想
NRU算法的思想是保留最近使用过的对象。
2、工作原理
缓存维护两个标记位，初始值为0。一个标记位R标识对象是否被使用过，另一个M用来标识对象是否被修改过。当一个对象在缓存中找到时，R置为1(referenced);当一个对象被修改时，M置为1(modified)。一个对象拥有的标记位有4种状态：
3. referenced, modified
2. referenced, not modified
1. not referenced, modified
0. not referenced, not modified
当缓存已满，但新的对象需要加入缓存时，从等级(上面状态最左边的数字代表等级)最低的对象中随机淘汰一个。
同时，缓存还有一个周期性的时钟，它在每个时间间隔会把所有对象的R标记为清零(这样就知道该对象最近，也就是一个时间间隔，是否被使用)，但M不会清零。所以上面not referenced, modified状态看似不可能，但在经历过一个时间间隔，R位被清零时将有可能发生。
注意，该算法认为，最近被使用过的对象，比最近被修改过的对象更重要。
三、FIFO(First-in, first-out)
1、算法思想
该算法是最简单的缓存淘汰算法，其原理正如它名字一样，最近使用过的对象放到缓存队列的末尾，队列头部保存的是最早使用的对象。
四、Second-chance
1、算法思想
这是FIFO算法的改进版，相对于FIFO算法立刻淘汰对象，该算法会检查待淘汰对象的引用标志位。如果对象被引用过，该对象引用位清零，重新插入队列尾部，像新的对象一样；如果该对象未被引用过，则将被淘汰。
2、工作原理
在FIFO算法的基础上，
*为缓存中的所有对象增加一个“引用标志位”
*每次对象被使用时，设置标志位为1
*新对象加入缓存时，设置其标志位为0
*在淘汰对象时，查看它的标志位。如果为0，则淘汰该对象；如果为1，则设置其标志位为0，重新加入队列末尾。
五、LRU(Least recently Used)
1、算法思想
LRU算法的核心思想是基于“如果数据最近被访问过，它在未来也极有可能访问过”。因此如果数据的变化趋势符合这个思想，效果会比较好。
2、工作原理
(1)数据结构：链表，用于保存需要缓存的数据；HashMap，用来读取缓存中的数据，保证时间复杂读为O(1)
(2)实现：
当数据读取时，有两种情况：
a、数据在缓存中，则把该数据从新移到链表头部
b、数据不在缓存中，则把数据插入到链表中。
如何插入：
a、如果链表不满，则把数据插入链表头部
b、如果链表满了，则把尾部的数据删除，同时把其插入链表头部
六、参考文献
The Second Chance Page Replacement Policy
The Not Recently Used Page Replacement Algorithm
Operating Systems Virtual Memory Paging
以上是关于缓存淘汰算法系列的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章