JS 实现缓存算法(FIFO/LRU)

2018-03-21 阅读 2372 收藏 5 原链:segmentfault.com
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FIFO

最简单的一种缓存算法,设置缓存上限,当达到了缓存上限的时候,按照先进先出的策略进行淘汰,再增加进新的 k-v 。

使用了一个对象作为缓存,一个数组配合着记录添加进对象时的顺序,判断是否到达上限,若到达上限取数组中的第一个元素key,对应删除对象中的键值。

/**
 * FIFO队列算法实现缓存
 * 需要一个对象和一个数组作为辅助
 * 数组记录进入顺序
 */
class FifoCache{
    constructor(limit){
        this.limit = limit || 10
        this.map = {}
        this.keys = []
    }
    set(key,value){
        let map = this.map
        let keys = this.keys
        if (!Object.prototype.hasOwnProperty.call(map,key)) {
            if (keys.length === this.limit) {
                delete map[keys.shift()]//先进先出,删除队列第一个元素
            }
            keys.push(key)
        }
        map[key] = value//无论存在与否都对map中的key赋值
    }
    get(key){
        return this.map[key]
    }
}

module.exports = FifoCache

LRU

LRU(Least recently used,最近最少使用)算法。该算法的观点是,最近被访问的数据那么它将来访问的概率就大,缓存满的时候,优先淘汰最无人问津者

算法实现思路:基于一个双链表的数据结构,在没有满员的情况下,新来的 k-v 放在链表的头部,以后每次获取缓存中的 k-v 时就将该k-v移到最前面,缓存满的时候优先淘汰末尾的。

双向链表的特点,具有头尾指针,每个节点都有 prev(前驱) 和 next(后继) 指针分别指向他的前一个和后一个节点。

关键点:在双链表的插入过程中要注意顺序问题,一定是在保持链表不断的情况下先处理指针,最后才将原头指针指向新插入的元素,在代码的实现中请注意看我在注释中说明的顺序注意点!

class LruCache {
    constructor(limit) {
        this.limit = limit || 10
        //head 指针指向表头元素,即为最常用的元素
        this.head = this.tail = undefined
        this.map = {}
        this.size = 0
    }
    get(key, IfreturnNode) {
        let node = this.map[key]
        // 如果查找不到含有`key`这个属性的缓存对象
        if (node === undefined) return
        // 如果查找到的缓存对象已经是 tail (最近使用过的)
        if (node === this.head) { //判断该节点是不是是第一个节点
            // 是的话,皆大欢喜,不用移动元素,直接返回
            return returnnode ?
                node :
                node.value
        }
        // 不是头结点,铁定要移动元素了
        if (node.prev) { //首先要判断该节点是不是有前驱
            if (node === this.tail) { //有前驱,若是尾节点的话多一步,让尾指针指向当前节点的前驱
                this.tail = node.prev
            }
            //把当前节点的后继交接给当前节点的前驱去指向。
            node.prev.next = node.next
        }
        if (node.next) { //判断该节点是不是有后继
            //有后继的话直接让后继的前驱指向当前节点的前驱
            node.next.prev = node.prev
            //整个一个过程就是把当前节点拿出来,并且保证链表不断,下面开始移动当前节点了
        }
        node.prev = undefined //移动到最前面,所以没了前驱
        node.next = this.head //注意!!! 这里要先把之前的排头给接到手!!!!让当前节点的后继指向原排头
        if (this.head) {
            this.head.prev = node //让之前的排头的前驱指向现在的节点
        }
        this.head = node //完成了交接,才能执行此步!不然就找不到之前的排头啦!
        return IfreturnNode ?
            node :
            node.value
    }
    set(key, value) {
        // 之前的算法可以直接存k-v但是现在要把简单的 k-v 封装成一个满足双链表的节点
        //1.查看是否已经有了该节点
        let node = this.get(key, true)
        if (!node) {
            if (this.size === this.limit) { //判断缓存是否达到上限
                //达到了,要删最后一个节点了。
                if (this.tail) {
                    this.tail = this.tail.prev
                    this.tail.prev.next = undefined
                    //平滑断链之后,销毁当前节点
                    this.tail.prev = this.tail.next = undefined
                    this.map[this.tail.key] = undefined
                    //当前缓存内存释放一个槽位
                    this.size--
                }
                node = {
                    key: key
                }
                this.map[key] = node
                if(this.head){//判断缓存里面是不是有节点
                    this.head.prev = node
                    node.next = this.head
                }else{
                    //缓存里没有值,皆大欢喜,直接让head指向新节点就行了
                    this.head = node
                    this.tail = node
                }
                this.size++//减少一个缓存槽位
            }
        }
        //节点存不存在都要给他重新赋值啊
        node.value = value
    }
}

module.exports = LruCache

具体的思路就是如果所要get的节点不是头结点(即已经是最近使用的节点了,不需要移动节点位置)要先进行平滑的断链操作,处理好指针指向的关系,拿出需要移动到最前面的节点,进行链表的插入操作。

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