Pode explicar o princípio de funcionamento do cache LRU e em que situações ele é utilizado?

A cache LRU (Least Recently Used) é uma estrutura de dados que armazena uma quantidade limitada de elementos e, ao ficar cheia, remove o elemento que não foi utilizado há mais tempo.

Princípio de funcionamento:

• Quando um elemento é acessado, ele torna-se o "mais recente".
• Se a cache estiver cheia e for necessário adicionar um novo elemento, o elemento mais antigo não utilizado é removido.

Isso permite usar a memória de forma eficiente, mantendo os dados mais relevantes.

Aplicações:

• Cache de resultados de consultas a bancos de dados.
• Cache de imagens ou ficheiros na memória.
• Em sistemas com recursos limitados para otimizar o acesso aos dados.

Exemplo em Go (simplificado):

// Utilizamos o container list para manter a ordem de uso
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
}