redis面試題redis的lru算法實(shí)現(xiàn)到手寫(xiě)lru算法

一恢共、redis的緩存淘汰策略

1宏悦、redis的緩存淘汰策略回收策略

  1. noeviction:返回錯(cuò)誤當(dāng)內(nèi)存限制達(dá)到并且客戶端嘗試執(zhí)行會(huì)讓更多內(nèi)存被使用的命令(大部分的寫(xiě)入指令,但DEL和幾個(gè)例外)
  2. allkeys-lru: 嘗試回收最少使用的鍵(LRU)此疹,使得新添加的數(shù)據(jù)有空間存放阁猜。
  3. volatile-lru: 嘗試回收最少使用的鍵(LRU),但僅限于在過(guò)期集合的鍵,使得新添加的數(shù)據(jù)有空間存放琳彩。
  4. allkeys-random: 回收隨機(jī)的鍵使得新添加的數(shù)據(jù)有空間存放誊酌。
  5. volatile-random: 回收隨機(jī)的鍵使得新添加的數(shù)據(jù)有空間存放,但僅限于在過(guò)期集合的鍵露乏。
  6. volatile-ttl: 回收在過(guò)期集合的鍵碧浊,并且優(yōu)先回收存活時(shí)間(TTL)較短的鍵,使得新添加的數(shù)據(jù)有空間存放。

一般默認(rèn)是allkeys-lru

2瘟仿、回收進(jìn)程如何工作

理解回收進(jìn)程如何工作是非常重要的:

  • 一個(gè)客戶端運(yùn)行了新的命令箱锐,添加了新的數(shù)據(jù)。
  • Redi檢查內(nèi)存使用情況劳较,如果大于maxmemory的限制, 則根據(jù)設(shè)定好的策略進(jìn)行回收驹止。
  • 一個(gè)新的命令被執(zhí)行浩聋,等等。
  • 所以我們不斷地穿越內(nèi)存限制的邊界臊恋,通過(guò)不斷達(dá)到邊界然后不斷地回收回到邊界以下衣洁。
  • 如果一個(gè)命令的結(jié)果導(dǎo)致大量?jī)?nèi)存被使用(例如很大的集合的交集保存到一個(gè)新的鍵),不用多久內(nèi)存限制就會(huì)被這個(gè)內(nèi)存使用量超越抖仅。

3坊夫、近似LRU算法

  • Redis LRU 過(guò)期算法 Redis的過(guò)期算法是基于正經(jīng)LRU的變種
  • 之所以不使用正經(jīng)LRU算法,是因?yàn)樗枰拇罅績(jī)?nèi)存撤卢,對(duì)Redis現(xiàn)有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有較大的改造环凿。
  • 這種變種算法是在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上使用隨機(jī)采樣方法來(lái)淘汰key。
  • 他是這樣操作的:給每個(gè)key增加一個(gè)額外的字段放吩,這個(gè)字段占24bit智听,也就是最后一次被訪問(wèn)的時(shí)間戳。然后隨機(jī)采樣出5個(gè)key(通過(guò)maxmemory_samples來(lái)調(diào)整渡紫,采樣數(shù)量越大越接近于正經(jīng)的LRU算法到推,但是也帶來(lái)了淘汰速率的問(wèn)題)淘汰掉最舊的key,直到Redis占用內(nèi)存小于maxmemory為止腻惠。
  • 在3.0以后增加了LRU淘汰池环肘,第一次采樣的時(shí)候會(huì)把數(shù)據(jù)放到淘汰池中,之后每次采樣都會(huì)和淘汰池中的數(shù)據(jù)做比較集灌,進(jìn)一步提高了與LRU算法的近似效果悔雹。

二、如何實(shí)現(xiàn)lru算法

可以使用java自帶的linkedhashMap數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)lru欣喧;

LinkHashMap里面的entry對(duì)象除了有map結(jié)構(gòu)自帶的屬性外腌零,還增加了beforeafter字段;
然后除了基本的map結(jié)構(gòu)外唆阿,還有一個(gè)鏈表結(jié)構(gòu)益涧,鏈表結(jié)構(gòu)就是依靠這個(gè)before和after字段來(lái)鏈接的。

所以map的里面的每個(gè)對(duì)象都是都是鏈表的其中一個(gè)成員驯鳖。
當(dāng)我們初始化LinkHashMap的時(shí)候闲询,會(huì)有一個(gè)參數(shù)accessOrder,當(dāng)該參數(shù)為true的時(shí)候,每次put一個(gè)key之后浅辙,就會(huì)調(diào)整鏈表扭弧,把key對(duì)應(yīng)的entry調(diào)整到鏈表的頭。

java代碼實(shí)現(xiàn)

public class Lru<K,V> extends LinkedHashMap<K,V> {
    Lru(int initialCapacity){
        super(initialCapacity, 0.75f, true);
    }
    public static void main(String[] args) {
        Lru<String,String > lru = new Lru(10);
        lru.put("1","1");
        lru.put("3","3");
        lru.put("2","2");
        lru.put("4","4");
        lru.put("5","5");
        lru.put("10","10");
        System.out.println(lru);
    }
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
        return this.size() >=5;
    }
}

要重寫(xiě)removeEldestEntry方法记舆,用于判定刪除鍵的時(shí)刻鸽捻。

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