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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

  Page replacement algorithm

  The Second Chance Page Replacement Policy

  The Not Recently Used Page Replacement Algorithm

  Operating Systems Virtual Memory Paging

    Page Replacement Algorithms

  

  

 

posted on 2016-10-25 23:29  转瞬之夏  阅读(2818)  评论(1编辑  收藏