FIFO LRU LFU三種快取演算法

先進先出，如果快取容量滿，則優先移出最早加入快取的資料；其內部可以使用佇列實現。

1）object get(key)：獲取儲存的資料，如果資料不存在或者已經過期，則返回null。

2）void put(key,value,expiretime)：加入快取，無論此key是否已存在，均作為新key處理（移除舊key）；如果空間不足，則移除已過期的key，如果沒有，則移除最早加入快取的key。過期時間未指定，則表示永不自動過期。

3）此題需要注意，我們允許key是有過期時間的，這一點與普通的fifo有所區別，所以在設計此題時需要注意。（也是面試考察點，此題偏設計而非演算法）

普通的fifo或許大家都能很簡單的寫出，此處增加了過期時間的特性，所以在設計時需要多考慮。如下示例，為fifo的簡易設計，尚未考慮併發環境場景。

1）用普通的hashmap儲存快取資料。

2）我們需要額外的map用來儲存key的過期特性，例子中使用了treemap，將「剩餘存活時間」作為key，利用treemap的排序特性。

public class fifocache   
public object get(string key)   
//如果不包含過期時間  
long expired = value.expired;  
long now = system.nanotime();  
//已過期  
if (expired > 0 && expired <= now)   
return value.value;  
}  public void put(string key,object value)   
public void put(string key,object value,int seconds)   
//一次移除所有過期key  
string _value = expired.get(_key);  
cache.remove(_value);  
iterator.remove();  
}  }  
//如果仍然容量不足，則移除最早訪問的資料  
if (capacity < cache.size())   
iterator.remove();  
}  }  
//如果此key已存在,移除舊資料  
value current = cache.remove(key);  
if (current != null && current.expired > 0)   
//如果指定了過期時間  
if(seconds > 0)  else   
}  private long expiredtime(int expired)   
public void remove(string key)   
long expired = value.expired;  
if (expired > 0)   
}  class value   
}  }

least recently used，最近最少使用，是目前最常用的快取演算法和設計方案之一，其移除策略為「當快取（頁）滿時，優先移除最近最久未使用的資料」，優點是易於設計和使用，適用場景廣泛。演算法可以參考leetcode 146 （lru cache）。

1）object get(key)：從canche中獲取key對應的資料，如果此key已過期，移除此key，並則返回null。

2）void put(key,value,expired)：設定k-v，如果容量不足，則根據lru置換演算法移除「最久未被使用的key」，需要注意，根據lru優先移除已過期的keys，如果沒有，則根據lru移除未過期的key。如果未設定過期時間，則認為永不自動過期。

3）此題，設計關鍵是過期時間特性，這與常規的lru有所不同。畢竟「過期時間」特性在cache設計中是必要的。

1）lru的基礎演算法，需要了解；每次put、get時需要更新key對應的訪問時間，我們需要乙個資料結構能夠儲存key最近的訪問時間且能夠排序。

2）既然包含過期時間特性，那麼帶有過期時間的key需要額外的資料結構儲存。

3）暫時不考慮併發操作；盡量兼顧空間複雜度和時間複雜度。

4）此題仍然偏向於設計題，而非純粹的演算法題。

此題**與fifo基本相同，唯一不同點為get()方法，對於lru而言，get方法需要重設訪問時間（即調整所在cache中順序）

public object get(string key)   
//如果不包含過期時間  
long expired = value.expired;  
long now = system.nanotime();  
//已過期  
if (expired > 0 && expired <= now)   
//相對於fifo，增加順序重置  
cache.remove(key);  
cache.put(key,value);  
return value.value;  
}  複製**lfu
最近最不常用，當快取容量滿時，移除訪問次數最少的元素，如果訪問次數相同的元素有多個，則移除最久訪問的那個。設計要求參見leetcode 460（ lfu cache）
public class lfucache   
public object get(string key)   
touch(key);  
return keytovalue.get(key);  
}  /** 
* 如果乙個key被訪問，應該將其訪問次數調整。 
* @param key 
*/  
private void touch(string key)   
//然後將此key的統計資訊加入到管理列表中  
linkedhashsetcountkeys = counttolrukeys.get(count + 1);  
if (countkeys == null)   
countkeys.add(key);  
}  public void put(string key, object value)   
if (keytovalue.containskey(key))   
//容量超額之後，移除訪問次數最少的元素  
if (keytovalue.size() >= capacity)   
keytocount.remove(evictkey);  
keytovalue.remove(evictkey);  
}  keytovalue.put(key, value);  
keytocount.put(key, 1);  
linkedhashsetkeys = counttolrukeys.get(1);  
if (keys == null)   
keys.add(key);  
}  }

FIFO LRU LFU三種快取演算法

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三種快取模式（Cache Pattern）

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