Implementação de Cache

Um sistema de cache é uma estrutura de dados que armazena temporariamente dados frequentemente acessados para melhorar a performance. Neste projeto, implementaremos um cache simples usando arrays e conceitos básicos de Java.

Arquitetura do Sistema

Componentes Principais

Estrutura de Dados

Arrays paralelos para chaves e valores
Array para timestamps
Array para contagem de acessos
Controle de capacidade e tamanho atual

Operações Básicas

Inserção/atualização de itens
Busca por chave
Substituição de itens menos usados
Monitoramento de estatísticas

Implementação Base

SimpleCache.java

public class SimpleCache {
    private String[] keys;
    private String[] values;
    private long[] timestamps;
    private int[] accessCount;
    private int capacity;
    private int size;
    
    public SimpleCache(int maxSize) {
        capacity = maxSize;
        keys = new String[capacity];
        values = new String[capacity];
        timestamps = new long[capacity];
        accessCount = new int[capacity];
        size = 0;
    }
    
    // Métodos principais aqui...
}

Política de Substituição

O cache utiliza a estratégia LFU (Least Frequently Used):

Mantém contagem de acessos para cada item
Quando o cache está cheio, remove o item menos acessado
Em caso de empate, mantém o item mais antigo

Interface de Usuário

System.out.println("\n=== Sistema de Cache ===");
System.out.println("1. Adicionar/Atualizar item");
System.out.println("2. Buscar item");
System.out.println("3. Mostrar estatísticas");
System.out.println("4. Sair");

Visualização de Estatísticas

=== Cache Stats ===
Capacity: 5
Current Size: 3

Cache Contents:
Key | Value | Access Count | Age (ms)
------------------------------------
key1 | value1 | 3 | 1500
key2 | value2 | 1 | 1000
key3 | value3 | 2 | 500

Desafios de Extensão

Implementar Cache Genérico

public class GenericCache<K, V> {
    private K[] keys;
    private V[] values;
    // ...
}

Adicionar Expiração de Items

public boolean isExpired(String key) {
    int index = findKey(key);
    if (index != -1) {
        long age = System.currentTimeMillis() - timestamps[index];
        return age > expirationTime;
    }
    return true;
}

Implementar Diferentes Políticas

LRU (Least Recently Used)
FIFO (First In First Out)
Random Replacement

Próximos Passos

Adicione suporte a tipos genéricos
Implemente expiração de itens
Crie diferentes políticas de substituição
Adicione persistência em arquivo
Implemente cache distribuído

Conceitos Aplicados

Arrays e manipulação
Tipos primitivos
Strings
Estruturas de controle
Métodos e classes
Entrada/saída básica

Dicas de Implementação

Mantenha o código organizado e bem documentado
Use constantes para valores fixos
Implemente validações de entrada
Adicione logs para depuração
Considere casos de erro

Exercícios Propostos

Implemente um cache com limite de tempo
Crie um cache que persiste em arquivo
Adicione suporte a múltiplos tipos de dados
Implemente estatísticas avançadas
Crie testes unitários

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