LRU (Least Recently Used) кеш — это структура данных, которая хранит ограниченное количество элементов и при переполнении удаляет самый давно неиспользуемый элемент.

Принцип работы:

При обращении к элементу он становится самым "свежим".
Если кеш заполнен и нужно добавить новый элемент, удаляется элемент, к которому не обращались дольше всего.

Это позволяет эффективно использовать память, сохраняя наиболее актуальные данные.

Применение:

Кеширование результатов запросов к базе данных.
Кеширование изображений или файлов в памяти.
В системах с ограниченными ресурсами для оптимизации доступа к данным.

Пример на Go (упрощённый):

// Используем контейнер list для хранения порядка использования
import (
    "container/list"
)

type LRUCache struct {
    capacity int
    cache    map[int]*list.Element
    list     *list.List
}

type entry struct {
    key   int
    value int
}

func NewLRUCache(capacity int) *LRUCache {
    return &LRUCache{
        capacity: capacity,
        cache:    make(map[int]*list.Element),
        list:     list.New(),
    }
}

func (c *LRUCache) Get(key int) (int, bool) {
    if elem, ok := c.cache[key]; ok {
        c.list.MoveToFront(elem)
        return elem.Value.(*entry).value, true
    }
    return 0, false
}

func (c *LRUCache) Put(key, value int) {
    if elem, ok := c.cache[key]; ok {
        c.list.MoveToFront(elem)
        elem.Value.(*entry).value = value
        return
    }
    if c.list.Len() == c.capacity {
        back := c.list.Back()
        if back != nil {
            c.list.Remove(back)
            delete(c.cache, back.Value.(*entry).key)
        }
    }
    elem := c.list.PushFront(&entry{key, value})
    c.cache[key] = elem
}

Можно объяснить принцип работы LRU-кеша и в каких ситуациях он применяется?