问题:什么是缓存?
缓存就是数据交换的缓冲区,是存贮数据的临时地方。缓存的本质就是用空间换时间。缓存的例子:超市的展架上存放的展品(缓存区)就可以理解为缓存,看到有的话就可以直接拿然后付钱,如果没有的话,我们需要问售货员(服务器),然后售货员查询仓库(数据库)有没有然后拿给用户。可见,从仓库拿肯定会比用户直接从展架上拿更麻烦。问题:缓存与缓冲的区别是什么?
缓冲与缓存的区别: 相同点: 两者均指临时存储区域 不同点: 缓冲的目的是提升发送方与接收方之间的数据传输效率。缓存的目的是减少服务器频繁读取数据的流程。 缓冲的例子:要将一堆鸡蛋从A点搬到B点,不使用箩筐运的时候就只能一只一只效率低下的运,使用箩筐(缓冲区)时可以一批一批的运。箩筐临时存储了小批量的鸡蛋。问题:为什么要使用缓存?
优点: 减少数据库IO,避免数据库繁忙奔溃减轻服务器压力,增加吞吐量。减少网络延迟,加速数据访问的存储。 缺点: 缓存会增加空间的使用数据的实时性,造成数据的不一致(缓存数据库与持久化数据库数据不一致)问题:缓存的起源——CPU缓存,是怎样的?
CPU具有三级缓存(空间大小递升) L1:核心独享,主要当担的工作是缓存指令和缓存数据。速度最快,空间最小。L2:核心独享,主要为了协调一级缓存和内存之间的速度。速度比L1慢,空间可比L1大。L3:核心共享,主要为了降低内存的延迟,速度最慢(相较L1、L2),空间最大。 CPU在访问数据时先访问L1,L1数据没有,就会访问L2,L2数据没有,就会访问L3,L3数据也没有时就会访问到内存。问题:缓存的读写流程如何设计?
读 关注穿透的路径:没有读到数据,读取缓存后的存储,如CPU读取从L1->L2->L3->内存->硬盘穿透率:没有命中数据的次数/总访问数据次数 写 写入穿透:缓存和存储数据一起写回写: 1、先写缓存2、延迟写入存储,有三种策略:按时延迟写、缓冲延迟写、其他事件触发写问题:常用的缓存数据结构有哪些?
字典 HashMapTreeMapLinkedHashMapHashSetTreeSet 队列 QueuePriorityQueue 集合 ArrayList问题:缓存空间有限,那么缓存置换策略有哪些?
先到先得(FIFO)保留热(频繁访问)数据,移除冷数据 最近最少使用(LFU):在每个缓存条目增加使用频次(代价大)最近最久未使用(LRU): 每个缓存条目增加失效时间定期清理使用CPU的binary tree算法模拟使用链表队列模拟:LinkedHashMap模拟,先进先出,其中某个数据被访问了就直接断开出列重新进队。如下图所示:MRU:最近最长使用 数据库读取了一大批数据(占用空间大),需要尽快淘汰情况下使用。通常结合LRU一起使用。
问题:常见的缓存设计:
文件缓存:缓冲区的设计等浏览器缓存:网页的缓存、cookie的缓存等数据库缓存:redis数据库进行数据缓存等参考:
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