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FIFO算法实现

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孟斯特
发布2024-07-09 14:44:24
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发布2024-07-09 14:44:24
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文章被收录于专栏:Go学习

FIFO(First In, First Out,即先进先出)是一种简单且直观的缓存替换算法。它的工作原理是,当缓存满了需要替换时,优先移除最早进入缓存的项。FIFO算法类似于排队系统,最早进入的缓存项最先被移除。

FIFO算法的基本原理

  1. 先进先出:按照缓存项进入缓存的顺序进行管理。最早进入缓存的项在缓存满时优先被移除。
  2. 队列:通常使用队列数据结构来实现FIFO缓存,队列的头部保存最早进入的缓存项,尾部保存最新进入的缓存项。

优点

  • 简单易实现:FIFO算法实现起来非常简单,只需要维护一个队列即可。
  • 低开销:不需要复杂的数据结构或运算,因此运行开销较低。

缺点

  • 不考虑使用频率和最近使用时间:FIFO算法不会考虑缓存项的使用频率和最近使用时间,可能导致高频使用的数据被替换掉,从而降低缓存命中率。
  • 缓存抖动:在某些访问模式下,FIFO可能导致缓存项频繁被替换,导致缓存效果不佳。

Go实现示例

代码语言:go
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package fifo

import (
	"container/list"
	"sync"
)

type FIFOCache struct {
	mtx      sync.Mutex
	capacity int
	queue    *list.List
	cache    map[any]*list.Element
}

func NewFIFOCache(capacity int) *FIFOCache {
	return &FIFOCache{
		capacity: capacity,
		queue:    list.New(),
		cache:    make(map[any]*list.Element),
	}
}

// Get returns the item from the cache.
func (c *FIFOCache) Get(item any) any {
	c.mtx.Lock()
	defer c.mtx.Unlock()

	if node, exists := c.cache[item]; exists {
		return node.Value
	}
	return nil
}

// Put adds the given item to the cache.
func (c *FIFOCache) Put(item any) {
	c.mtx.Lock()
	defer c.mtx.Unlock()

	// if capacity is 0, nothing can be added, so just return
	if c.capacity == 0 {
		return
	}

	// check if the item is already in the cache
	if elem, found := c.cache[item]; found {
		c.queue.MoveToBack(elem)
		return
	}

	// if the cache is full, remove the front element in queue
	if c.queue.Len() == c.capacity {
		c.evict()
	}

	// add the new item to the back of the list
	node := c.queue.PushBack(item)
	c.cache[item] = node
}

// evict removes the oldest entry from the cache
func (c *FIFOCache) evict() {
	elem := c.queue.Front()
	if elem != nil {
		c.queue.Remove(elem)
		delete(c.cache, elem.Value)
	}
}

原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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