.NET Core缓存

目录

缓存的概念

客户端响应缓存

cache-control

服务器端响应缓存

内存缓存（In-memory cache）

用法

GetOrCreateAsync

缓存过期时间策略

缓存的过期时间

解决方法：

两种过期时间策略：

绝对过期时间

滑动过期时间

两种过期时间混用

总结

 封装内存缓存操作的帮助类

使用

缓存的概念

缓存（Caching）是用来保存数据的区域，从缓存区域读取数据的速度比从数据源读取数据的速度快很多，从数据源获取数据后，我们可以把数据保存到缓存中，下次再需要获取同样数据时，可以直接从缓存中获取之前保存的数据，是系统优化中简单又有效的工具，投入小收效大。数据库中的索引等简单有效的优化功能本质上都是缓存。

  1. 缓存命中：从缓存中获取了要获取的数据
  2. 缓存命中率：多次请求中，命中的请求占全部请求的百分比
  3. 缓存数据不一致：数据源中数据保存到缓存后，发生了变化
  4. 多级缓存：在Web开发中，存在多级缓存，浏览器存在“浏览器端缓存”，网关节电服务器存在“节点缓存”，，Web服务器上可能存在“服务器端缓存”，只要在任何一个节点上命中缓存，请求就会直接返回，而不会继续向后传递。

​

​

客户端响应缓存

cache-control

  1. RFC7324是HTTP协议中对缓存进行控制的规范，其中重要的是cache-control这个响应报文头。服务器如果返回cache-control:max-age=60，则表示服务器指示浏览器端“可以缓存这个响应内容60秒”。
  2. 我们只要给需要进行缓存控制的控制器的操作方法添加ResponseCacheAttribute这个Attribute，ASP.NET Core会自动添加cache-control报文头。
[Route("api/[controller]/[action]")]
[ApiController]
public class TestController : ControllerBase
{
    [HttpGet]
    [ResponseCache(Duration = 20)]
    public DateTime Now()
    {
        return DateTime.Now;
    }
}

服务器端响应缓存

  1. 如果ASP.NET Core中安装了“响应缓存中间件” ，那么ASP.NET Core不仅会继续根据[ResponseCache]设置来生成cache-control响应报文头来设置客户端缓存，而且服务器端也会按照[ResponseCache]的设置来对响应进行服务器端缓存。和客户端端缓存的区别？来自多个不同客户端的相同请求。
  2. “响应缓存中间件”的好处：对于来自不同客户端的相同请求或者不支持客户端缓存的客户端，能降低服务器端的压力。
  3. 用法：app.MapControllers()之前加上app.UseResponseCaching()。请确保app.UseCors()写到app.UseResponseCaching()之前。

缺点：

  1. 无法解决恶意请求给服务器带来的压力。
  2. 服务器端响应缓存还有很多限制，包括但不限于：响应状态码为200的GET或者HEAD响应才可能被缓存；报文头中不能含有Authorization、Set-Cookie等。
  3. 可以采用内存缓存、分布式缓存等。

由于服务器端响应缓存开发调试的麻烦以及过于苛刻的限制，因此除非开发人员能够灵活掌握并应用，否则不建议启用“响应缓存中间件”。对于只需要进行客户端响应缓存处理的操作方法，标注ResponseCache即可，如果还需要在服务器端进行缓存处理，建议采用ASP.NET Core提供的内存缓存、分布式缓存等机制来编写程序。

内存缓存（In-memory cache）

把缓存数据放到应用程序的内存。内存缓存中保存的是一系列的键值对，就像Dictionary类型一样。

内存缓存的数据保存在当前运行的网站程序的内存中，是和进程相关的。因为在Web服务器中，多个不同网站是运行在不同的进程中的，因此不同网站的内存缓存是不会互相干扰的，而且网站重启后，内存缓存中的所有数据也就都被清空了。

用法

  1. 添加服务：builder.Services.AddMemoryCache()
  2. 注入IMemoryCache接口，查看接口的方法：TryGetValue、Remove、Set、GetOrCreate、GetOrCreateAsync

GetOrCreateAsync

GetOrCreateAsync<TItem>(object key, Func<ICacheEntry, Task<TItem>> factory)

获取缓存键为key的缓存值，方法的返回值为获取的缓存值，如果缓存中没有缓存键为key的缓存值，则调用factory指向的回调从数据源获取数据，把获取的数据作为缓存值保存到缓存中，并且把获取的数据作为方法的返回值。

Program.cs
//添加内存缓存服务
services.AddMemoryCache();
//添加DbContext
services.AddScoped<MyDbContext>();

public record Book(long Id, string Name);

public class BookConfig : IEntityTypeConfiguration<Book>
{
    public void Configure(EntityTypeBuilder<Book> builder)
    {
        builder.ToTable("T_Books");
    }
}

public class MyDbContext:DbContext
{
    DbSet<Book> books {  get; set; }
    protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder optionsBuilder)
    {
        base.OnConfiguring(optionsBuilder);
        optionsBuilder.UseSqlServer("Server=.;Database=demo;Trusted_Connection=true;MultipleActiveResultSets=true;TrustServerCertificate=true;");
    }
    protected override void OnModelCreating(ModelBuilder modelBuilder)
    {
        base.OnModelCreating(modelBuilder);
        modelBuilder.ApplyConfigurationsFromAssembly(this.GetType().Assembly);
    }
}
[Route("api/[controller]/[action]")]
[ApiController]
public class TestController : ControllerBase
{
    private readonly IMemoryCache memoryCache;
    private readonly ILogger<TestController> logger;
    public TestController(IMemoryCache memoryCache, ILogger<TestController> logger)
    {
        this.memoryCache = memoryCache;
        this.logger = logger;
    }

    [HttpGet]
    public async Task<ActionResult<Book?>> GetById(int id)
    {
        using (MyDbContext ctx = new MyDbContext())
        {
            //没加内存缓存
            //var result = await ctx.Set<Book>().SingleOrDefaultAsync(o => o.Id == id);
            //if (result == null)
            //{
            //    return NotFound($"找不到id={id}的书");
            //}
            //else
            //{
            //    return result;
            //}

            //内存缓存
            logger.LogInformation($"开始执行GetBookById，id={id}");
            Book? b = await memoryCache.GetOrCreateAsync("Book" + id, async (e) =>
            {
                logger.LogInformation($"缓存没找到，到数据库查询，id={id}");
                return await ctx.Set<Book>().SingleOrDefaultAsync(o => o.Id == id);
            });
            logger.LogInformation($"GetBookById结果：{b}");
            if (b == null)
            {
                return NotFound($"找不到id={id}的书");
            }else
            {
                return Ok(b);
            }
        }
    }
}

 查询两次结果

缓存过期时间策略

缓存的过期时间

上面的例子中的缓存不会过期，除非重启服务器。

解决方法：

  1. 在数据改变的时候调用Remove或者Set来删除或者修改缓存（优点：及时）；
  2. 过期时间（只要过期时间比较短，缓存数据不一致的情况也不会持续很长时间。）

两种过期时间策略：

GetOrCreateAsync()方法的回调方法中有一个ICacheEntry类型的参数，通过ICacheEntry对当前的缓存项做设置。

绝对过期时间

设置缓存完的指定时间后，缓存项被清除。

AbsoluteExpirationRelativeToNow：用来设定缓存项的绝对过期时间。

Book? b = await memoryCache.GetOrCreateAsync("Book" + id, async (e) =>
{
    logger.LogInformation($"缓存没找到，到数据库查询，id={id}");
    //缓存有效期10s
    e.AbsoluteExpirationRelativeToNow=TimeSpan.FromSeconds(10);
    return await ctx.Set<Book>().SingleOrDefaultAsync(o => o.Id == id);
});
滑动过期时间

设置缓存完的指定时间后，如果对应的缓存数据没有被访问，缓存项被清除，如果在指定时间内，被访问一次，则缓存项的过期时间会自动续期。

Book? b = await memoryCache.GetOrCreateAsync("Book" + id, async (e) =>
{
    logger.LogInformation($"缓存没找到，到数据库查询，id={id}");
    e.SlidingExpiration=TimeSpan.FromSeconds(10);
    return await ctx.Set<Book>().SingleOrDefaultAsync(o => o.Id == id);
});
两种过期时间混用

使用滑动过期时间策略，如果一个缓存项一直被频繁访问，那么这个缓存项就会一直被续期而不过期。可以对一个缓存项同时设定滑动过期时间和绝对过期时间，并且把绝对过期时间设定的比滑动过期时间长，这样缓存项的内容会在绝对过期时间内随着访问被滑动续期，但是一旦超过了绝对过期时间，缓存项就会被删除。

总结

  1. 无论用那种过期时间策略，程序中都会存在缓存数据不一致的情况。部分系统（博客等）无所谓，部分系统不能忍受（比如金融）。
  2. 可以通过其他机制获取数据源改变的消息，再通过代码调用IMemoryCache的Set方法更新缓存。

 封装内存缓存操作的帮助类

  1. IQueryable、IEnumerable等类型可能存在着延迟加载的问题，如果把这两种类型的变量指向的对象保存到缓存中，在我们把它们取出来再去执行的时候，如果它们延迟加载时候需要的对象已经被释放的话，就会执行失败。因此缓存禁止这两种类型。
  2. 实现随机缓存过期时间

使用

Install-Package Zack.ASPNETCore
NETBookMaterials/最后大项目代码/YouZack-VNext/Zack.ASPNETCore/MemoryCacheHelper.cs at main · yangzhongke/NETBookMaterialshttps://github.com/yangzhongke/NETBookMaterials/blob/main/%E6%9C%80%E5%90%8E%E5%A4%A7%E9%A1%B9%E7%9B%AE%E4%BB%A3%E7%A0%81/YouZack-VNext/Zack.ASPNETCore/MemoryCacheHelper.cshttps://github.com/yangzhongke/NETBookMaterials/blob/main/%E6%9C%80%E5%90%8E%E5%A4%A7%E9%A1%B9%E7%9B%AE%E4%BB%A3%E7%A0%81/YouZack-VNext/Zack.ASPNETCore/MemoryCacheHelper.cshttps://github.com/yangzhongke/NETBookMaterials/blob/main/%E6%9C%80%E5%90%8E%E5%A4%A7%E9%A1%B9%E7%9B%AE%E4%BB%A3%E7%A0%81/YouZack-VNext/Zack.ASPNETCore/MemoryCacheHelper.cshttps://github.com/yangzhongke/NETBookMaterials/blob/main/%E6%9C%80%E5%90%8E%E5%A4%A7%E9%A1%B9%E7%9B%AE%E4%BB%A3%E7%A0%81/YouZack-VNext/Zack.ASPNETCore/MemoryCacheHelper.cs

services.AddMemoryCache();
services.AddScoped<IMemoryCacheHelper,MemoryCacheHelper>();

public TestController(IMemoryCache memoryCache, MyDbContext ctx, MemoryCacheHelper memoryCacheHelper)
{
    this.memoryCache = memoryCache;
    this.ctx = ctx;
    this.memoryCacheHelper = memoryCacheHelper;
}

[HttpGet]
public async Task<ActionResult<Book?>> Test(long id)
{
    var b = memoryCacheHelper.GetOrCreateAsync("Book" + id, async (e) =>
    {
        return await ctx.Set<Book>().SingleOrDefaultAsync(o => o.Id == id);
    }, 10);
    if (b.Result == null)
    {
        return NotFound("不存在");
    }
    else
    {
        return Ok(b.Result);
    }
}

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