缓存的设计及PHP实现LFU
- 命中率:指请求缓存次数和缓存返回正确结果次数的比例。比例越高,缓存的使用率越高,用来衡量缓存机智的好坏和效率。如果数据频繁更新,命中率就会降低,这个时候需要考虑缓存的合理性。命中率=命中次数/请求次数。
- 缓存更新策略主要有三个:
FIFO先进先出,如果一个数据最先进入缓存中,当缓存满了以后,就应该最早淘汰掉。
LFU最近最少使用,如果一个数据在最近一段时间内使用次数很少,那么在将来一段时间内被使用的可能性也很小。即:当缓存满了以后,应当把最少被访问的数据淘汰。(LFU是淘汰一段时间内使用次数最少的数据。)
LRU最近最久未使用,如果一个数据在最近一段时间没有被访问到,那么在将来它被访问的可能性也很小。即:当缓存满了以后,应当把最久没有被访问到的数据淘汰。(LRU是淘汰最长时间没有被使用的数据。) - 缓存最大数据量是在缓存中能处理元素的最大个数或所能使用的最大存储空间。
- 定义两个关联数组,key都一样,一个数组叫kv数组,存值,形如key=>value,一个数组叫kc数组,存值被访问的次数,形如key=>count。
- 定义请求数requestNum和命中数hitNum,来获得命中率。
- 定义缓存当前数据个数size和缓存总大小totalSize。
- 定义方法包括:get、add、getHitRate、cleanup等。
get:通过传入key,从kv数组中返回其值,同时,kc数组中该key对应的count值+1。
add:通过传入key和value,将数据添加到存值的关联数组中。这时候要考虑LFU,如果缓存没满,直接加进去就行,但如果缓存已经满了,添加新的数据时,最近最少未被使用的数据就要踢掉(cleanup)。
cleanup:当有数据需要更新的时候,先在kv数组中插入一个key=>value,在kc数组中根据value的访问次数count值,找出最少被访问的几个数据,通过它们的key,把kv数组中的值删掉。
getHitRate:计算命中率。每当用户请求(get)数据一次,请求数requestNum就+1,如果请求的值在缓存里面找到了,命中数hitNum就+1,则命中率hitRate=hitNum/totalRequestNum。
<?php
// 设计一个简单的缓存
class strCache {
// 缓存总大小
var $totalSize = 5;
// 访问数
var $requestNum = 0;
// 命中数
var $hitNum = 0; // 存值key=>value
var $arr1 = array();
// 存访问次数key=>count
var $arr2 = array(); public function get($key) {
$result = "";
$this->requestNum += 1;
if ($this->arr1[$key]) {
$this->hitNum += 1;
$count = 1;
if ($this->arr2[$key]) {
$count += $this->arr2[$key];
}
$arr2[$key] = $count;
$result = $this->arr1[$key];
}
return $result;
} public function add($key, $value) {
$this->cleanup();
$this->arr1[$key] = $value;
$this->arr2[$key] += 1;
return true;
} public function cleanup() {
if (count($this->arr1) == $this->totalSize) {
asort($this->arr2);
$keys = array_keys($this->arr2);
$k = $keys[0];
unset($this->arr1[$k]);
unset($this->arr2[$k]);
}
return true;
} public function getHitRate() {
$hitRate = 0;
if ($this->requestNum != 0) {
$hitRate = $this->hitNum / $this->requestNum;
}
return $hitRate;
}
} // 测试
$strObj = new strCache();
$strObj->add('a', 'wuhan');
$strObj->add('b', 'heilongjiang');
$strObj->add('c', 'shanghai');
$strObj->add('d', 'beijing'); print_r($strObj->arr1);
echo "<pre>";
echo $strObj->get('a');
echo "<pre>";
echo $strObj->get('aa');
echo "<pre>";
echo $strObj->hitNum;
echo "<pre>";
echo $strObj->getHitRate();
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