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PHP实现LRU算法的示例代码

PHP 2022-08-31 16:08:46 75

原理

LRU是Least Recently Used 近期最少使用算法。内存管理的一种页面置换算法,对于在内存中但又不用的数据块(内存块)叫做LRU,操作系统会根据哪些数据属于LRU而将其移出内存而腾出空间来加载另外的数据。

什么是LRU算法?LRU是Least Recently Used的缩写,即最近最久未使用,常用于页面置换算法,是为虚拟页式存储管理服务的。

关于操作系统的内存管理,如何节省利用容量不大的内存为最多的进程提供资源,一直是研究的重要方向。而内存的虚拟存储管理,是现在最通用,最成功的方式—— 在内存有限的情况下,扩展一部分外存作为虚拟内存,真正的内存只存储当前运行时所用得到信息。这无疑极大地扩充了内存的功能,极大地提高了计算机的并发度。

虚拟页式存储管理,则是将进程所需空间划分为多个页面,内存中只存放当前所需页面,其余页面放入外存的管理方式。

然而,有利就有弊,虚拟页式存储管理减少了进程所需的内存空间,却也带来了运行时间变长这一缺点:进程运行过程中,不可避免地要把在外存中存放的一些信息和内存中已有的进行交换,由于外存的低速,这一步骤所花费的时间不可忽略。

因而,采取尽量好的算法以减少读取外存的次数,也是相当有意义的事情。

基本原理

假设 序列为 4 3 4 2 3 1 4 2物理块有3个 则首轮 4调入内存 4次轮 3调入内存 3 4之后 4调入内存 4 3之后 2调入内存 2 4 3之后 3调入内存 3 2 4之后 1调入内存 1 3 2(因为最少使用的是4,所以丢弃4)之后 4调入内存 4 1 3(原理同上)最后 2调入内存 2 4 1

规律就是,如果新存入或者访问一个值,则将这个值放在队列开头。如果存储容量超过上限cap,那么删除队尾元素,再存入新的值。

整体设计

用数组保存缓存对象(Node);

缓存对象(Node)之间通过nextKey,preKey组成一个双向链表;

保存链表头 跟尾;

处理流程

主要代码

Node 节点类

/**
*缓存值保存类,
*ClassNode
*@packageapp\common\model
*/
classNode{
private$preKey=null;//链表前一个节点
private$nextKey=null;//链表后一个节点
private$value=null;//当前的值
private$key=null;//当前key


publicfunction__construct(string$key,$value)
{
$this->value=$value;
$this->key=$key;
}

publicfunctionsetPreKey($preValue){
$this->preKey=$preValue;
}
publicfunctionsetNextKey($nextValue){
$this->nextKey=$nextValue;
}

publicfunctiongetPreKey(){
return$this->preKey;
}

publicfunctiongetNextKey(){
return$this->nextKey;
}

publicfunctiongetValue(){
return$this->value;
}

publicfunctionsetValue($value){
$this->value=$value;
}

publicfunctionsetKey(string$key){
$this->key=$key;
}

publicfunctiongetKey(){
return$this->key;
}
}

缓存类

/**
*实现lru缓存
*ClassLruCache
*@packageapp\common\model
*/
classLruCache
{
public$cacheTable=[];
private$headNode=null;
private$lastNode=null;
private$cacheCount=0;
private$cacheMax=100;


/**
*测试输出使用
*/
publicfunctiondumpAllData(){
if(!empty($this->headNode)){
$node=$this->headNode;
while(!empty($node)){
echo'key='.$node->getKey().'nextKey='.(empty($node->getNextKey())?'null':$node->getNextKey()->getKey()).'preKey='.(empty($node->getPreKey())?'null':$node->getPreKey()->getKey()).'value='.$node->getValue()."</br>";
$node=$node->getNextKey();
}
}
}


/**
*@paramint$count
*/
publicfunctionsetCacheMax(int$count){
$this->cacheMax=$count;
}

/**
*@paramstring$key
*@param$value
*@returnbool
*/
publicfunctionset(string$key,$value){

//设置值为null,则认为删除缓存节点
if($value===null){
$this->del($key);
returntrue;
}

//判断是否存在表中,存在则更新连表
if(!empty($this->cacheTable[$key])){
$this->updateList($key);
returntrue;
}

//先判断是否要删除
$this->shiftNode();
$this->addNode($key,$value);
returntrue;

}

/**
*@paramstring$key
*@returnbool
*/
publicfunctiondel(string$key){
if(!empty($this->cacheTable[$key])){
$node=&$this->cacheTable[$key];

//摘出节点
$this->jumpNode($node);
//置空删除
$node->setPreKey(null);
$node->setNextKey(null);
unset($this->cacheTable[$key]);
returntrue;
}

returnfalse;
}

/**
*@paramstring$key
*@returnnull
*/
publicfunctionget(string$key){
if(!empty($this->cacheTable[$key])){
$this->updateList($key);
return$this->cacheTable[$key]->getValue();
}

returnnull;
}


//直接添加节点
privatefunctionaddNode($key,$value){
$addNode=newNode($key,$value);
if(!empty($this->headNode)){
$this->headNode->setPreKey($addNode);
}
$addNode->setNextKey($this->headNode);

//第一次保存最后一个节点为头节点
if($this->lastNode==null){
$this->lastNode=$addNode;
}
$this->headNode=$addNode;
$this->cacheTable[$key]=$addNode;
$this->cacheCount++;
}


//主动删超出的缓存
privatefunctionshiftNode(){
while($this->cacheCount>=$this->cacheMax){
if(!empty($this->lastNode)){
if(!empty($this->lastNode->getPreKey())){
$this->lastNode->getPreKey()->setNextKey(null);
}
$lastKey=$this->lastNode->getKey();
unset($this->cacheTable[$lastKey]);
}
$this->cacheCount--;
}

}

//更新节点链表
privatefunctionupdateList($key){
//这里需要使用引用传值
$node=&$this->cacheTable[$key];

//当前结点为头结点直接不用处理
if($this->headNode===$node){
returntrue;
}

//摘出结点
$this->jumpNode($node);
//跟头结点交换
$node->setNextKey($this->headNode);
$this->headNode->setPreKey($node);
$node->setPreKey(null);
$this->headNode=$node;

returntrue;

}


//将某个节点摘出来
privatefunctionjumpNode(Node&$node){
if(!empty($node->getPreKey())){
$node->getPreKey()->setNextKey($node->getNextKey());
}

if(!empty($node->getNextKey())){
$node->getNextKey()->setPreKey($node->getPreKey());
}

//如果是最后一个节点,则更新最后节点为它的前节点
if($node->getNextKey()==null){
$this->lastNode=$node->getPreKey();
}

//如果是头结点
if($node->getPreKey()==null){
$this->headNode=$node->getNextKey();
}
}



}

测试代码

publicfunctiontt(){
$cath=model("LruCache");
$cath->setCacheMax(3);
$cath->set("aa","aaaaaaaaaaa");
$cath->set("bb","bbbbbbbbbbbb");
$cath->set("cc","ccccccccccccc");
$cath->get("aa");

//$cath->dumpAllData();
$cath->set("dd","ddddddddddddd");
//$cath->del("cc");
//var_dump($cath->cacheTable);
$cath->dumpAllData();
exit();

}

其实php的数组就是有序的,也可以直接用php数组实现,这里只是提供一个实现的思路,仅供参考哈!

以上就是PHP实现LRU算法的示例代码的详细内容,更多关于PHP LRU算法的资料请关注其它相关文章!

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