1 超前分期计算

若程序经常用到，某个需要大量计算的值，那我们不如就直接将这个值算出来。比较典型的例子是，在读取一堆数字的时候，顺便把平均值、最大值、最小值都算出来。比如：

class Data {

public:

double max();

double min();

void readData();

........

private:

double m_max,m_min;

}

这种方式（暂存数据：称为cache）之所以能够节省时间，是因为，如果所读取的数据集很大，并且其不经常变化，那我们每次获得像max,min的值，免去遍历整个数据集的工作，提高程序运行效率。

但是，如果数据集经常变化，这种方式不会带来太大改善。

2 应用

这种方式主要针对如下场景：

1，获取某个结果，需要进行大量计算；或者，进行一次操作很费时间——如IO操作。

2，并且，涉及到的数据，不经常变化。

满足以上两个要求，这种方法才真正适用。

3 数据库访问

饭店为了提高顾客就餐体验，每个包间会起一个十分别致的名字。每个包间名唯一对应一个编号。

包间名称，房间号

因为包间名称和房间号基本无变化，且数据库查询操作会启用IO，响应时间过长。因此，可以一次性将房间名和房间号读入内存缓存，直接访问内存查询。

房间号和房间名一 一对应，因此可以采用bi-direct-order map，即键值可以互查——key可以查询value,value可以查询key。

4 预获取(pre-fetch)

1 std::vector的预先分配策略

“超前分期计算”重点在于“超前”。因此，各种操作，都可以通过牺牲存储容量来换取时间——在程序无法进一步优化的前提下，不可能空间和时间效率都有提高。

比如，如果没有预先分配内存计数，std::vector就会在每次插入数据时，进行如下操作：

1，重新分配更大的内存

2，将原有数据拷贝到新的内存空间

3，插入新数据

显然，这样做效率很低。

实际上，在每次std::vector使用容量达到上限后，会分配原来的两倍内存，后面即便再插入数据，也不会进行上面的复杂动作。

2 内存的预先分配策略

计算机中，按照访问速度，由快到满排序是：高速缓存 -> 内存 -> 磁盘。容量由小到大排序是：高速缓存 -> 内存 ->磁盘。因此，CPU会优先读取高速缓存中的数据。

每个进程包含程序指令和数据，占用存储空间。为了加速运行，进程会取出一些当前用不到的数据，放到内存和高速缓存中——空间交换时间。

但是，如果进程占用空间过多，线程总数过多，就会导致数据频繁在内存和磁盘之间交换，程序执行速度反而下降。我们采用“缓存命中率（cache hit rate）”来描述一段时间内，真正用到的数据与存储中实际用到的数据之比。

缓存命中率 = （真正用到的数据） / (在内存中的数据，或者告诉缓存中的数据)

（编辑：李大同）

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