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LFU算法（本文）​​​​​​​

LFU-Aging算法

window-LFU算法

1、原理

LFU（Least Frequently Used）算法，即最少访问算法，根据访问缓存的历史频率来淘汰数据，核心思想是“如果数据在过去一段时间被访问的次数很少，那么将来被访问的概率也会很低”。

2、数据结构

    一般会维护两个数据结构：

• 哈希：用来提供对外部的访问，查询效率更高；
• 双向链表或队列：维护了对元素访问次数的排序

    缓存操作导致的链表变化：

1. 添加新元素：新元素访问次数为1，放到队尾；
2. 缓存淘汰：从队尾开始淘汰，因为队尾元素的访问次数最少；
3. 访问缓存：访问缓存会增加元素的访问次数，所以元素在队列或双向链表中的位置会重新排序

图示：

3、特点

3.1 优点

• 一般情况下，LFU效率要优于LRU，能够避免周期性或者偶发性的操作导致缓存命中率下降的问题

3.2 缺点

• 复杂度较高：需要额外维护一个队列或双向链表，复杂度较高
• 对新缓存不友好：新加入的缓存容易被清理掉，即使可能会被经常访问
• 缓存污染：一旦缓存的访问模式发生变化，访问记录的历史存量，会导致缓存污染；
• 内存开销：需要对每一项缓存数据维护一个访问次数，内存成本较大；
• 处理器开销：需要对访问次数排序，会增加一定的处理器开销