LFU（Least Frequently Used）算法是一種常見的快取替換策略，其核心思想是淘汰那些在過去一段時間內使用頻率最低的數據。LFU算法通過維護一個引用計數器來記錄每個數據項被訪問的次數，並在快取滿時淘汰引用計數最低的數據項。如果存在引用計數相同的數據項，則進一步根據它們在快取中的時間順序進行淘汰，即優先淘汰較早進入快取的數據。
LFU算法的優點包括能夠避免周期性或偶發性的操作導致的快取命中率下降問題，但其缺點是可能需要較長時間適應數據訪問模式的變化，這被稱為「快取污染」效應。為了改進這一點，出現了基於LFU的變種算法，如LFU*和LFU-Aging，它們通過限制淘汰的數據範圍或考慮數據的訪問時間，來減少快取污染的影響。
在實現上，LFU算法通常需要一個數據結構來存儲快取中的數據項及其引用計數，並且需要維護一個佇列來按照引用計數對數據項進行排序。這種實現方式在處理大量數據時可能會導致性能問題，因為需要頻繁地更新引用計數和重新排序數據項。為了最佳化性能，可以使用更複雜的數據結構，如分級快取或使用近似計數技術來減少更新和排序的頻率。
總的來說，LFU算法適用於那些需要減少快取污染效應的場景，但需要注意其可能帶來的性能開銷和實現複雜性。