MRU算法实现

MRU（Most Recently Used）算法是一种缓存替换策略，与LRU（Least Recently Used）算法相反。MRU算法优先移除最近使用的缓存项，而保留较久未使用的缓存项。MRU算法适用于某些特定的访问模式，例如当数据访问具有较强的局部性时，MRU可能比LRU更有效。

基本原理

MRU算法的核心思想是，当缓存需要淘汰旧条目时，选择最近使用过的条目进行淘汰。这种策略基于一种假设，即最近被使用的条目将来不太可能会再次被访问。因此，优先淘汰这些条目可以提高缓存的命中率。

适用场景

MRU算法适用于某些特定的访问模式。例如，当数据访问存在“短期集中访问”特性时，即某段时间内某些数据被频繁访问，但之后很长一段时间内不会再被访问，这种情况下MRU可能比LRU更有效。

实现方法

MRU算法的实现通常涉及以下步骤：

1. 缓存初始化：设置一个固定大小的缓存。
2. 访问缓存：
   • 如果访问的数据在缓存中，则更新该数据的使用时间或顺序。
   • 如果访问的数据不在缓存中：
     • 如果缓存未满，将数据直接放入缓存。
     • 如果缓存已满，选择最近使用过的条目进行替换。
3. 记录使用顺序：通常使用堆栈或链表记录每个缓存条目的访问时间或顺序。

MRU算法的优缺点

优点：

• 适用于某些特定的访问模式，例如数据访问具有较强的局部性时。
• 实现简单，易于理解和维护。

缺点：

• 对于大多数常见的访问模式，MRU的性能可能不如LRU。
• 在某些情况下，MRU可能会导致频繁的缓存替换，降低缓存命中率。

Go实现示例

package mru

import (
	"container/list"
	"sync"
)

// MRUCache represents a Most Recently Used (MRU) cache.
type MRUCache struct {
	mtx      sync.Mutex
	capacity int
	cache    map[any]*list.Element
	list     *list.List
}

// NewMRUCache creates a new MRUCache with the given capacity.
func NewMRUCache(capacity int) *MRUCache {
	return &MRUCache{
		capacity: capacity,
		cache:    make(map[any]*list.Element),
		list:     list.New(),
	}
}

// Get returns the item from the cache.
// This function is safe for concurrent access.
func (c *MRUCache) Get(item any) any {
	c.mtx.Lock()
	defer c.mtx.Unlock()
	node, exists := c.cache[item]
	if exists {
		return node.Value
	} else {
		return nil
	}
}

// Add adds the given item to the cache.
// This function is safe for concurrent access.
func (c *MRUCache) Put(item any) {
	c.mtx.Lock()
	defer c.mtx.Unlock()

	// if capacity is 0, nothing can be added, so just return
	if c.capacity == 0 {
		return
	}

	// check if the item is already in the cache
	if node, exists := c.cache[item]; exists {
		node.Value = item
		c.list.MoveToFront(node)
		return
	}

	// if the cache is full, remove the front element
	if c.list.Len() == c.capacity {
		elem := c.list.Front()
		c.list.Remove(elem)
		delete(c.cache, elem.Value)
	}

	// add the new item to the back of the list
	node := c.list.PushFront(item)
	c.cache[item] = node
}

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Author: mengbin
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