android上的缓存、缓存算法和缓存框架

1.使用缓存的目的

缓存是存取数据的临时地,因为取原始数据代价太大了,加了缓存,可以取得快些。缓存可以认为是原始数据的子集,它是从原始数据里复制出来的,并且为了能被取回,被加上了标志。

在android开发中,经常要访问网络数据比如大量网络图片,如果每次需要同一张图片都去网络获取,这代价显然太大了。可以考虑设置本地文件缓存和内存
缓存,存储从网络取得的数据;本地文件缓存空间并非是无限大的,容量越大读取效率越低,可设置一个折中缓存容量比如10M,如果缓存已满,我们需要采用合
适的替换策略换掉一个已有的数据对象,并替之已一个新的数据对象;内存缓存作为最先被读取的数据,应该存储那些经常使用的数据对象,且内存容量有限,内存
缓存的容量也应该限定。依照这样的做法,取得一个图片(总图片数为N)的流程应该是这样的:
a.先在内存缓存取(设存储K个),若取到则返回(命中率为K/N,时间为tA),否则进行b;
b.在本地文件缓存(设能存储M个)中取,若取到则返回并更新内存缓存(命中率为(M-K)/N,时间为tB),否则进行c;
c.通过网络下载图片,并更新本地文件缓存和内存缓存(命中率为(N-M)/N,时间为tC);

取一张图片的时间期望为:W = tA * (K/N) + tB * (M-K)/N + tC * (N-M)/N ,其中tA < tB
< tC
,为使W代价小,即尽可能快的取得数据,我们应该提高内存缓存的命中率和本地文件缓存的命中率,但两者的容量都是有限制的,所以必须使用适合替换算法来更
新两者所存储的对象。选择合适的替换算法是缓存的难点所在。

2.常见缓存算法

Least Frequently Used(LFU)
对每个缓存对象计算他们被使用的频率。把最不常用的缓存对象换走。

Least Recently User(LRU)
把最近最少使用的缓存对象给换走。总是需要去了解在什么时候,用了哪个缓存对象。如果有人想要了解为什么总能把最近最少使用的对象踢掉,是非常困难的。浏
览器就是使用了LRU作为缓存算法。新的对象会被放在缓存的顶部,当缓存达到了容量极限,我会把底部的对象踢走,而技巧就是:我会把最新被访问的缓存对
象,放到缓存池的顶部。
所以,经常被读取的缓存对象就会一直呆在缓存池中。可以用数据或者链表实现。其改进算法有LRU2 和 2Q。

Least Recently Used 2(LRU2)
把被两次访问过的对象放入缓存池,当缓存池满了之后,我会把有两次最少使用的缓存对象踢走。因为需要跟踪对象2次,访问负载就会随着缓存池的增加而增加。
如果用在大容量的缓存池中,就会有问题。另外,还需跟踪那么不在缓存的对象,因为他们还没有被第二次读取。这比LRU好。

Two Queues(2Q)
把被访问的数据放到LRU的缓存中,如果该对象再一次被访问,就把他转移到第二个更大的LRU缓存。替换掉缓存对象是为了保持第一个缓存池是第二个缓存池
的1/3。当缓存的访问负载是固定的时候,把 LRU 换成 LRU2,就比增加缓存的容量更好。这种机制使得该算法比 LRU2 更好。

Adaptive Replacement Cache(ARC)
这种算法介于 LRU 和 LFU 之间,由2个 LRU 组成,第一个,也就是 L1,包含的条目是最近只被使用过一次的,而第二个
LRU,也就是L2,包含的是最近被使用过两次的条目。因此,L1 放的是新的对象,而 L2
放的是常用的对象。该算法是是性能最好的缓存算法之一,能够自调,并且是低负载的。保存着历史对象,这样,就可以记住那些被移除的对象,同时,也可以看到
被替换掉的对象是否可以留下,取而代之的是替换别的对象。该算法记忆力很差,但是很快,适用性也强。

Most Recently Used(MRU)
该算法与
LRU是对应的。它替换掉最近最多被使用的对象,你一定会问为什么。原因是,当一次访问过来的时候,有些事情是无法预测的,并且在缓存系统中找出最少最近
使用的对象是一项时间复杂度非常高的运算。该算法在数据库内存缓存中很见!每当一次缓存记录的使用,会把它放到栈的顶端。当栈满了的时候,会把栈顶的对象
给换成新进来的对象!

First in First out(FIFO)
这是一个低负载的算法,并且对缓存对象的管理要求不高。通过一个队列去跟踪所有的缓存对象,最近最常用的缓存对象放在后面,而更早的缓存对象放在前面,当缓存容量满时,排在前面的缓存对象会被踢走,然后把新的缓存对象加进去。很快,但是不适用。

Second Chance
改进的FIFO算法,比 FIFO 好的地方是改善了 FIFO
的成本。一样是在观察队列的前端,但是很FIFO的立刻替换不同,它会检查即将要被踢出的对象有没有之前被使用过的标志(1一个bit表示),如果没有被
使用过,就把他换出;否则,把这个标志位清除,然后把这个缓存对象当做新增缓存对象加入队列。你可以想象就这就像一个环队列。当再一次在队头碰到这个对象
时,由于它已经没有标志位,可以立刻就它换出。在速度上比FIFO快。

CLock
这是一个更好的FIFO,也比 second chance更好。因为它不会像second
chance那样把有标志的缓存对象放到队列的尾部,但是也可以达到second
chance的效果。它持有一个装有缓存对象的环形列表,头指针指向列表中最老的缓存对象。当缓存miss发生并且没有新的缓存空间时,它会根据指针指向
的缓存对象的标志位去决定应该怎么做。如果标志是0,直接用新的缓存对象替代这个缓存对象;如果标志位是1,把头指针递增,然后重复这个过程,直到新的缓
存对象能够被放入。

Simple time-based
通过绝对的时间周期去失效那些缓存对象。对于新增的对象,保存特定的时间。很快,但不适用。

Extended time-based expiration
通过相对时间去失效缓存对象的;对于新增的缓存对象,保存特定的时间,比如是每5分钟,每天的12点。

Sliding time-based expiration
被管理的缓存对象的生命起点是在这个缓存的最后被访问时间算起。很快,不太适用。

缓存算法主要考虑到了下面几点:

成本。如果缓存对象有不同的成本,应该把那些难以获得的对象保存下来。
容量。如果缓存对象有不同的大小,应该把那些大的缓存对象清除,这样就可以让更多的小缓存对象进来了。
时间。一些缓存还保存着缓存的过期时间。电脑会失效他们,因为他们已经过期了。

3.增强用户体验的图片缓存框架

详见 android上的一个网络接口和图片缓存框架enif 。

时间: 2024-10-06 00:46:23

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[转]缓存、缓存算法和缓存框架简介

以下内容转自:http://www.leexiang.com/cache-algorithm (转载请注明出处)-----------------------------------分割线---------------------------------------------- 引言 我们都听过 cache,当你问他们是什么是缓存的时候,他们会给你一个完美的答案,可是他们不知道缓存是怎么构建的,或者没有告诉你应该采用什么标准去选择缓存框架.在这边文章,我们会去讨论缓存,缓存算法,缓存框架以及哪

缓存、缓存算法和缓存框架

译者:lixiang 译文:http://www.zavakid.com/25 原文:http://www.jtraining.com/component/content/article/35-jtraining-blog/98.html 引言 我们都听过 cache,当你问他们是什么是缓存的时候,他们会给你一个完美的答案,可是他们不知道缓存是怎么构建的,或者没有告诉你应该采用什么标准去选择缓存框架.在这边文章,我们会去讨论缓存,缓存算法,缓存框架以及哪个缓存框架会更好. 面试 “缓存就是存贮数