Flutter缓存管理插件lfu_cache的使用

Flutter缓存管理插件lfu_cache的使用

简介

lfu_cache 是一个高性能的LFU（Least Frequently Used，最不经常使用）缓存实现。该实现受到了Apache ActiveMQ缓存的Java实现的启发。

特性

1. 频率列表存储：频率列表存储为一个数组，而不是使用节点之间的前后指针。遍历数组比使用自定义的链表结构更快，并且更有利于CPU缓存。
2. 最大频率限制：最大频率被限制为缓存大小，以避免创建越来越多的频率列表条目。所有位于最大频率条目中的元素会被重新定位到频率条目的链接集中，以确保最近访问的元素排在前面，而较少访问的元素将被更快地回收。
3. 驱逐因子：驱逐因子决定了要驱逐的元素数量（具体来说是百分比）。因此，这个缓存在摊还时间复杂度上是O(1)（考虑最坏情况，即最低频率为0并且需要驱逐所有元素）。

使用方法

以下是一个完整的示例代码，展示了如何使用 lfu_cache 插件来管理缓存。

import 'package:lfu_cache/lfu_cache.dart';

void main() {
  // 定义缓存的最大大小和每次驱逐的元素数量
  const maxCacheSize = 2;
  const evictionCount = 1;

  // 创建一个LFUCache实例
  final cache = LFUCache(maxCacheSize, evictionCount);

  // 向缓存中添加键值对
  cache.put(1, true);  // 添加键1，值为true
  cache.put(2, true);  // 添加键2，值为true
  cache.put(3, true);  // 添加键3，值为true

  // 打印缓存中键1对应的值
  print(cache.get(1));  // 输出：null
}

解释

• maxCacheSize：定义了缓存的最大容量。在这个例子中，缓存的最大容量为2。
• evictionCount：定义了每次驱逐的元素数量。在这个例子中，每次驱逐1个元素。
• cache.put(key, value)：向缓存中添加键值对。如果缓存已满，将会根据LFU策略驱逐最少使用的元素。
• cache.get(key)：获取缓存中指定键对应的值。如果键不存在于缓存中，则返回null。

示例解析

1. 初始化缓存：我们创建了一个最大容量为2的缓存，并设置了每次驱逐1个元素。
2. 添加元素：
   • 首先添加键1和键2，此时缓存中有两个元素。
   • 再次添加键3时，缓存已满，根据LFU策略，键1和键2的频率相同，因此会随机驱逐一个元素（假设驱逐了键1）。
3. 获取元素：当我们尝试获取键1时，由于键1已经被驱逐，因此返回null。

完整示例Demo

为了更好地理解 lfu_cache 的使用，以下是一个更完整的示例，展示了如何在Flutter应用中使用该插件进行缓存管理。

import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:lfu_cache/lfu_cache.dart';

void main() {
  runApp(MyApp());
}

class MyApp extends StatelessWidget {
  [@override](/user/override)
  Widget build(BuildContext context) {
    return MaterialApp(
      title: 'LFU Cache Demo',
      theme: ThemeData(
        primarySwatch: Colors.blue,
      ),
      home: CacheDemo(),
    );
  }
}

class CacheDemo extends StatefulWidget {
  [@override](/user/override)
  _CacheDemoState createState() => _CacheDemoState();
}

class _CacheDemoState extends State<CacheDemo> {
  final LFUCache<int, String> _cache = LFUCache<int, String>(3, 1);
  List<String> _log = [];

  void _addEntry(int key, String value) {
    _cache.put(key, value);
    setState(() {
      _log.add('Added entry: $key -> $value');
    });
  }

  void _getEntry(int key) {
    final value = _cache.get(key);
    setState(() {
      if (value != null) {
        _log.add('Got entry: $key -> $value');
      } else {
        _log.add('Key $key not found in cache');
      }
    });
  }

  void _clearLog() {
    setState(() {
      _log.clear();
    });
  }

  [@override](/user/override)
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(
        title: Text('LFU Cache Demo'),
      ),
      body: Padding(
        padding: const EdgeInsets.all(16.0),
        child: Column(
          children: [
            ElevatedButton(
              onPressed: () => _addEntry(1, 'Value 1'),
              child: Text('Add Entry 1'),
            ),
            ElevatedButton(
              onPressed: () => _addEntry(2, 'Value 2'),
              child: Text('Add Entry 2'),
            ),
            ElevatedButton(
              onPressed: () => _addEntry(3, 'Value 3'),
              child: Text('Add Entry 3'),
            ),
            ElevatedButton(
              onPressed: () => _addEntry(4, 'Value 4'),
              child: Text('Add Entry 4'),
            ),
            SizedBox(height: 20),
            ElevatedButton(
              onPressed: () => _getEntry(1),
              child: Text('Get Entry 1'),
            ),
            ElevatedButton(
              onPressed: () => _getEntry(2),
              child: Text('Get Entry 2'),
            ),
            ElevatedButton(
              onPressed: () => _getEntry(3),
              child: Text('Get Entry 3'),
            ),
            ElevatedButton(
              onPressed: () => _getEntry(4),
              child: Text('Get Entry 4'),
            ),
            SizedBox(height: 20),
            ElevatedButton(
              onPressed: _clearLog,
              child: Text('Clear Log'),
            ),
            Expanded(
              child: ListView.builder(
                itemCount: _log.length,
                itemBuilder: (context, index) {
                  return ListTile(
                    title: Text(_log[index]),
                  );
                },
              ),
            ),
          ],
        ),
      ),
    );
  }
}