Czy możesz wyjaśnić zasadę działania pamięci podręcznej LRU i w jakich sytuacjach jest stosowana?

Cache LRU (Least Recently Used) to struktura danych, która przechowuje ograniczoną liczbę elementów i usuwa najdłużej nieużywany element, gdy jest pełna.

Zasada działania:

• Po uzyskaniu dostępu do elementu, staje się on "najnowszy".
• Jeśli cache jest pełna i trzeba dodać nowy element, usuwany jest najstarszy nieużywany element.

Pozwala to efektywnie wykorzystywać pamięć, zachowując najbardziej aktualne dane.

Zastosowania:

• Cache wyników zapytań do bazy danych.
• Cache obrazów lub plików w pamięci.
• W systemach o ograniczonych zasobach w celu optymalizacji dostępu do danych.

Przykład w Go (uproszczony):

// Używamy kontenera list do przechowywania kolejności użycia
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
}