怎么在Nodejs中利用LRU算法處理緩存

今天就跟大家聊聊有關(guān)怎么在Nodejs中利用LRU算法處理緩存，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，希望大家根據(jù)這篇文章可以有所收獲。

LRU是Least Recently Used的縮寫，即最近最少使用頁面置換算法，是為虛擬頁式存儲管理服務(wù)的，是根據(jù)頁面調(diào)入內(nèi)存后的使用情況進(jìn)行決策了。由于無法預(yù)測各頁面將來的使用情況，只能利用“最近的過去”作為“最近的將來”的近似，因此，LRU算法就是將最近最久未使用的頁面予以淘汰。

可以用一個特殊的棧來保存當(dāng)前正在使用的各個頁面的頁面號。當(dāng)一個新的進(jìn)程訪問某頁面時，便將該頁面號壓入棧頂，其他的頁面號往棧底移，如果內(nèi)存不夠，則將棧底的頁面號移除。這樣，棧頂始終是最新被訪問的頁面的編號，而棧底則是最近最久未訪問的頁面的頁面號。

如輸入以下序列時：4,7,0,7,1,0,1,2,1,2,6

結(jié)果為：

4
4        7
4        7        0
4        0        7
4        0        7        1
4        7        1        0
4        7        0        1
4        7        0        1        2
4        7        0        2        1
4        7        0        1        2
7        0        1        2        6

適用于Node.js的一個LRU緩存，capacity為緩存容量，為0時構(gòu)造一般緩存。

function CacheLRU(capacity) {
/* 利用Buffer寫的一個LRU緩存，capacity為緩存容量，為0時不限容量。
myCache = new CacheLRU(capacity); //構(gòu)造緩存
myCache.get(key); //讀取名為key的緩存值
myCache.put(key, value); //寫入名為key的緩存值
myCache.remove(key); //刪除名為key的緩存值
myCache.removeAll(); //清空緩存
myCache.info(); //返回myCache緩存信息
LRU原理：對所有緩存數(shù)據(jù)的key構(gòu)建hash鏈表，當(dāng)對某一數(shù)據(jù)進(jìn)行g(shù)et或put操作時，將其key提到鏈表前端（最新）。當(dāng)進(jìn)行put數(shù)據(jù)超出容量時，刪除鏈表尾端（最舊）的緩存數(shù)據(jù)。
hash鏈表操作可直接定位key，無需歷遍整個hash對象，故讀寫極快。緩存容量不再影響讀寫速度。
*/
  this.capacity = capacity || Number.MAX_VALUE;
  this.data = {};
  this.hash = {};
  this.linkedList = {
    length: 0,
    head: null,
    end: null
  }
  if (capacity <= 0) this.capacity = Number.MAX_VALUE;
};
CacheLRU.prototype.get = function(key) {
  key = '_' + key;
  var lruEntry = this.hash[key];
  if (!lruEntry) return;
  refresh(this.linkedList, lruEntry);
  return JSON.parse(this.data[key].toString());
};
CacheLRU.prototype.put = function(key, value) {
  key = '_' + key;
  var lruEntry = this.hash[key];
  if (value === undefined) return this;
  if (!lruEntry) {
    this.hash[key] = {key: key};
    this.linkedList.length += 1;
    lruEntry = this.hash[key];
  }
  refresh(this.linkedList, lruEntry);
  this.data[key] = new Buffer(JSON.stringify(value));
  if (this.linkedList.length > this.capacity) this.remove(this.linkedList.end.key.slice(1));
  return this;
};
CacheLRU.prototype.remove = function(key) {
  key = '_' + key;
  var lruEntry = this.hash[key];
  if (!lruEntry) return this;
  if (lruEntry === this.linkedList.head) this.linkedList.head = lruEntry.p;
  if (lruEntry === this.linkedList.end) this.linkedList.end = lruEntry.n;
  link(lruEntry.n, lruEntry.p);
  delete this.hash[key];
  delete this.data[key];
  this.linkedList.length -= 1;
  return this;
};
CacheLRU.prototype.removeAll = function() {
  this.data = {};
  this.hash = {};
  this.linkedList = {
    length: 0,
    head: null,
    end: null
  }
  return this;
};
CacheLRU.prototype.info = function() {
  var size = 0,
    data = this.linkedList.head;
  while (data){
    size += this.data[data.key].length;
    data = data.p;
  }
  return {
    capacity: this.capacity,
    length: this.linkedList.length,
    size: size
  };
};
// 更新鏈表，把get或put方法操作的key提到鏈表head，即表示最新
function refresh(linkedList, entry) {
  if (entry != linkedList.head) {
    if (!linkedList.end) {
      linkedList.end = entry;
    } else if (linkedList.end == entry) {
      linkedList.end = entry.n;
    }
    link(entry.n, entry.p);
    link(entry, linkedList.head);
    linkedList.head = entry;
    linkedList.head.n = null;
  }
}
// 對兩個鏈表對象建立鏈接，形成一條鏈
function link(nextEntry, prevEntry) {
  if (nextEntry != prevEntry) {
    if (nextEntry) nextEntry.p = prevEntry;
    if (prevEntry) prevEntry.n = nextEntry;
  }
}
module.exports = CacheLRU;
// test:
/*var user = new CacheLRU(5);
user.put('user1', {name:'admin', age: 30});
user.put('user2', {name:'user', age: 31});
user.put('user3', {name:'guest', age: 32});
user.put('user4', {name:'guest', age: 34});
user.put('user5', {name:'guest', age: 35});
console.log(user.get('user1'));
console.log(user.get('user2'));
console.log(user.get('user3'));
user.put('user6', {name:'guest', age: 36});
console.log(user.info());*/

LRU算法也可以用于一些實(shí)際的應(yīng)用中，如你要做一個瀏覽器，或類似于淘寶客戶端的應(yīng)用的就要用到這個原理。大家都知道瀏覽器在瀏覽網(wǎng)頁的時候會把下載的圖片臨時保存在本機(jī)的一個文件夾里，下次再訪問時就會，直接從本機(jī)臨時文件夾里讀取。但保存圖片的臨時文件夾是有一定容量限制的，如果你瀏覽的網(wǎng)頁太多，就會一些你最不常使用的圖像刪除掉，只保留最近最久使用的一些圖片。這時就可以用到LRU算法 了，這時上面算法里的這個特殊的棧就不是保存頁面的序號了，而是每個圖片的序號或大??；所以上面這個棧的元素都用Object類來表示，這樣的話這個棧就可以保存的對像了。

看完上述內(nèi)容，你們對怎么在Nodejs中利用LRU算法處理緩存有進(jìn)一步的了解嗎？如果還想了解更多知識或者相關(guān)內(nèi)容，請關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝大家的支持。