摘要：在這里所講的緩存是計(jì)算機(jī)設(shè)備的緩存。三緩存的特征命中率命中率返回正確結(jié)果數(shù)請(qǐng)求緩存次數(shù)，命中率問題是緩存中的一個(gè)非常重要的問題，它是衡量緩存有效性的重要指標(biāo)。

對(duì)于工作經(jīng)驗(yàn)僅僅只有一年的我來說， 寫這篇文章有些吃力，并且感覺有些理解還不夠透徹，但是還是鉚足了勁想啃啃緩存這塊硬骨頭。緩存是性能優(yōu)化的一個(gè)必經(jīng)之路，可以說用好了緩存，性能優(yōu)化的路就走完一半了。

在知乎上找到這樣一篇講計(jì)算機(jī)緩存的文章計(jì)算機(jī)緩存Cache以及Cache Line詳解

存儲(chǔ)器是分層次的，離CPU越近的存儲(chǔ)器，速度越快，每字節(jié)的成本越高，同時(shí)容量也因此越小。寄存器速度最快，離CPU最近，成本最高，所以個(gè)數(shù)容量有限，其次是高速緩存（緩存也是分級(jí)，有L1，L2等緩存），再次是主存（普通內(nèi)存），再次是本地磁盤。

在計(jì)算機(jī)中， CPU所需要的數(shù)據(jù)全部都來自于內(nèi)存， 不管是在內(nèi)存本身的數(shù)據(jù)還是在磁盤上的數(shù)據(jù)還是存在網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)， 最終終究是會(huì)讀取到內(nèi)存中去， 然后CPU才能夠得到數(shù)據(jù)并作出相應(yīng)的反應(yīng)。而在CPU和內(nèi)存之間就存在者另一種一種物理硬件就是緩存，緩存中往往存著CPU正在執(zhí)行的一些指令，這樣就會(huì)減少CPU對(duì)內(nèi)存訪問的次數(shù)，從而加快CPU的執(zhí)行效率。在這里所講的緩存是計(jì)算機(jī)設(shè)備的緩存。

在應(yīng)用的客戶端或服務(wù)端緩存并不會(huì)有一個(gè)真正的物理設(shè)備來提高效率， 而是通過內(nèi)存或本地磁盤來進(jìn)行存儲(chǔ)緩存數(shù)據(jù)來減少雙端交互，減少被請(qǐng)求端的查詢操作，以此來減少被請(qǐng)求端的計(jì)算次數(shù)，減輕被請(qǐng)求端的壓力。
按照應(yīng)用分的話，Web緩存大致可以分為：

數(shù)據(jù)庫緩存；

服務(wù)器端緩存（代理服務(wù)器緩存、CDN 緩存）；

瀏覽器緩存。

瀏覽器緩存也包含很多內(nèi)容： HTTP 緩存、indexDB、cookie、localstorage 等等。
按照應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行劃分， 還可以分為：

本地緩存；

分布式緩存。

命中率
命中率=返回正確結(jié)果數(shù)/請(qǐng)求緩存次數(shù)，命中率問題是緩存中的一個(gè)非常重要的問題，它是衡量緩存有效性的重要指標(biāo)。命中率越高，表明緩存的使用率越高。

最大元素
緩存中可以存放的最大元素的數(shù)量，一旦緩存中元素?cái)?shù)量超過這個(gè)值（或者緩存數(shù)據(jù)所占空間超過其最大支持空間），那么將會(huì)觸發(fā)緩存啟動(dòng)清空策略根據(jù)不同的場(chǎng)景合理的設(shè)置最大元素值往往可以一定程度上提高緩存的命中率，從而更有效的時(shí)候緩存。

清空策略
如上描述，緩存的存儲(chǔ)空間有限制，當(dāng)緩存空間被用滿時(shí)，如何保證在穩(wěn)定服務(wù)的同時(shí)有效提升命中率？這就由緩存清空策略來處理，設(shè)計(jì)適合自身數(shù)據(jù)特征的清空策略能有效提升命中率。常見的一般策略有：

FIFO(first in first out)
先進(jìn)先出策略，最先進(jìn)入緩存的數(shù)據(jù)在緩存空間不夠的情況下（超出最大元素限制）會(huì)被優(yōu)先被清除掉，以騰出新的空間接受新的數(shù)據(jù)。策略算法主要比較緩存元素的創(chuàng)建時(shí)間。在數(shù)據(jù)實(shí)效性要求場(chǎng)景下可選擇該類策略，優(yōu)先保障最新數(shù)據(jù)可用。

LFU(less frequently used)
最少使用策略，無論是否過期，根據(jù)元素的被使用次數(shù)判斷，清除使用次數(shù)較少的元素釋放空間。策略算法主要比較元素的hitCount（命中次數(shù)）。在保證高頻數(shù)據(jù)有效性場(chǎng)景下，可選擇這類策略。

LRU(least recently used)
最近最少使用策略，無論是否過期，根據(jù)元素最后一次被使用的時(shí)間戳，清除最遠(yuǎn)使用時(shí)間戳的元素釋放空間。策略算法主要比較元素最近一次被get使用時(shí)間。在熱點(diǎn)數(shù)據(jù)場(chǎng)景下較適用，優(yōu)先保證熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的有效性。

其他（除此之外，還有一些簡(jiǎn)單策略比如）
根據(jù)過期時(shí)間判斷，清理過期時(shí)間最長的元素；
根據(jù)過期時(shí)間判斷，清理最近要過期的元素；
隨機(jī)清理；
根據(jù)關(guān)鍵字（或元素內(nèi)容）長短清理等。
雖然從硬件介質(zhì)上來看，無非就是內(nèi)存和硬盤兩種，但從技術(shù)上，可以分成內(nèi)存、硬盤文件、數(shù)據(jù)庫。

存儲(chǔ)位置

內(nèi)存：將緩存存儲(chǔ)于內(nèi)存中是最快的選擇，無需額外的I/O開銷，但是內(nèi)存的缺點(diǎn)是沒有持久化落地物理磁盤，一旦應(yīng)用異常break down而重新啟動(dòng)，數(shù)據(jù)很難或者無法復(fù)原。

硬盤：一般來說，很多緩存框架會(huì)結(jié)合使用內(nèi)存和硬盤，在內(nèi)存分配空間滿了或是在異常的情況下，可以被動(dòng)或主動(dòng)的將內(nèi)存空間數(shù)據(jù)持久化到硬盤中，達(dá)到釋放空間或備份數(shù)據(jù)的目的。

數(shù)據(jù)庫：前面有提到，增加緩存的策略的目的之一就是為了減少數(shù)據(jù)庫的I/O壓力。現(xiàn)在使用數(shù)據(jù)庫做緩存介質(zhì)是不是又回到了老問題上了？其實(shí)，數(shù)據(jù)庫也有很多種類型，像那些不支持SQL，只是簡(jiǎn)單的key-value存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的特殊數(shù)據(jù)庫（如BerkeleyDB和Redis），響應(yīng)速度和吞吐量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我們常用的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫等。

下一節(jié)將具體了解一下瀏覽器緩存。