.Net环境下的缓存技术介绍 3

 

2.1 Asp.net缓存

将常用的数据保存在内存中对asp的开发人员来说并不陌生，Session对象和Application对象提供键值对来缓存数据，Session对象保存和单个用户有关的数据，Application对象可保留和应用程序有关的数据，每个用户都可以访问。

在Asp.net中，提供了专门用于缓存数据的Cache对象，它的应用范围是应用程序域。生存期是和应用程序紧密相关的，每当应用程序启动的时候就重新创建Cache对象。它域Application对象的主要区别就是提供了专门用于缓存管理的特性，比如依赖和过期策略。

你可以使用Cache对象和它的属性来实现高级的缓存功能，同时可以利用Asp.net Cache来对客户端输出的响应内容进行缓存。关于Asp.net中的缓存技术，有以下内容要介绍：

2.1.1 编程缓存Programmatic Caching

Cache对象定义在System.Web.Caching命名空间，可以使用HttpContext类的Cache属性或Page对象的Cache属性来得到Cache的引用，Cache对象除了存储键值对以外，还可以存储.net框架的对象。下面介绍相应的依赖和过期策略。

2.1.1.1 依赖和过期策略

当向缓存中加数据时，可以指定它的依赖关系来实现在某些情况下强制移除它。可用的方案包括以下几种：

·文件依赖（File Dependency）——当硬盘上的某个（某些）文件更改时，强制移除缓存数据；如：

CacheDependency cDependency = new
CacheDependency(Server.MapPath("authors.xml"));
Cache.Insert("CachedItem", item, cDependency);
·键值依赖（Key Dependency）——指定缓存中的某个数据项更改时移除。如：

// Create a cache entry.
Cache["key1"] = "Value 1";
// Make key2 dependent on key1.
String[] dependencyKey = new String[1];
dependencyKey[0] = "key1";
CacheDependency dependency = new CacheDependency(null, dependencyKey);
Cache.Insert("key2", "Value 2", dependency);
·基于时间的过期策略——按照预先定义的时间策略来使数据失效，可以是绝对时间（如某个日期的18:00）也可以是相对现在的相对时间。如：

/// Absolute expiration
Cache.Insert("CachedItem", item, null, DateTime.Now.AddSeconds(5),Cache.NoSlidingExpiration);
/// Sliding expiration
Cache.Insert("CachedItem", item, null, Cache.NoAbsoluteExpiration,
TimeSpan.FromSeconds(5));
使用太短和太长的过期时间都不行，不是造成用不上的缓存数据，就是缓存了陈旧的数据并加重了缓存负担，所以可以使用高并发的测试来决定过期时间的最佳值。

·另外有个问题就是如何实现对数据库的依赖，这就要求实现自己的通知机制，当数据库数据改变时能够通知你的缓存数据改变。可参考http://www.gotdotnet.com/team/rhoward的示例。
由于数据会过期，所以当使用缓存中的数据时，必须检查数据的有效性。如以下代码：

string data = (string)Cache["MyItem"];
if (data == null)
{
data = GetData();
Cache.Insert("MyItem", data);
}
DoSomeThingWithData(data);
依赖和过期策略指定了缓存中数据的移除方式，有时候你可能需要在移除发生时做一些工作，这能靠写代码来实现这一点，这就是我们要讲到的。

2.1.1.2 使用缓存回调（Cache Callback）

你可以定义回调，这样当移除自动发生时， 你可以不移除它或者使用新的数据来替换它。如：

CacheItemRemovedCallback onRemove = new CacheItemRemovedCallback(this.RemovedCallback);
Cache.Insert("CachedItem",
item,
null,
Cache.NoAbsoluteExpiration,
Cache.NoSlidingExpiration,
CacheItemPriority.Default,
onRemove);
// Implement the function to handle the expiration of the cache.
public void RemovedCallback(string key, object value, CacheItemRemovedReason r)
{
// Test whether the item is expired, and reinsert it into the cache.
if (r == CacheItemRemovedReason.Expired)
{
// Reinsert it into the cache again.
CacheItemRemovedCallback onRemove = null;
onRemove = new CacheItemRemovedCallback(this.RemovedCallback);
Cache.Insert(key,
value,
null,
Cache.NoAbsoluteExpiration,
Cache.NoSlidingExpiration,
CacheItemPriority.Default,
onRemove);
}
}

2.1.1.3 对缓存项使用优先级

当运行应用程序的服务器内存不足时，会自动清除缓存中的数据，称为“清除scavenging”。此时，Cache对象根据缓存项的优先级来决定先移除哪些缓存数据，你可以在代码中指定缓存项的优先级。参看MSDN中“CacheItemPriority 枚举”，如：
Cache.Insert("DSN", connectionString, null, d, t, CacheItemPriority.High, onRemove);

2.1.1.4 刷新数据（清除缓存）

没有直接的方法来刷新Asp.net的输出缓存，但是有替代方法（设置所有数据失效），比如：

Response.Cache.SetExpires(DateTime.Now)
这可以清除缓存，但页面上并不立刻体现出来，直到最初的缓存期结束，比如：

<%@ OutputCache Duration="10" VaryByParam="none" %>指令指定的缓存只会在10秒后才清除。通常并不需要清除所有缓存项，你只要重新加载数据更新缓存就够了。

2.1.2 输出缓存（Output Cache）

你可以使用两种方式的输出缓存来缓存需要传输和显示到客户端浏览器上的数据——页面输出缓存（Page Output Cache）和页面片断缓存（Page Fragment Cache）。当整个页面相对变化较少时，可以缓存整个页面；如果只是页面的一部分经常变化，可以使用片断缓存。

2.1.2.1 页面输出缓存

Page Output Caching将对页面请求的响应放入缓存中，后续对此页面的请求将直接从缓存中得到信息而不是重建此页面。可以通过添加Page指令（高级别，声明实现）来实现，也可以使用HTTPCachePolicy类来实现（低级别，程序实现）。本指南不打算介绍技术细节，只给出如何更好使用的指南和最佳实践。有四方面的内容：
1、 决定缓存的内容
页面输出缓存可缓存各种信息，缓存这些信息意味着你不需要经常处理同样的数据和结果，包括：
·经常被请求但不不改变的静态页面；
·更新频率和时间已知的页面（如显示股票价格的页面）；
·根据HTTP参数，有几个可能输出的页面（如根据城市的代号显示该城市天气情况的页面）；
·从Web Service返回的结果；如：
[WebMethod(CacheDuration=60)]
public string HelloWorld()
{
return "Hello World";
}
2、 缓存动态页面
基于输入参数、语言和浏览器类型改变的动态网页经常用到。你可以使用OutputCache的以下属性来实现对动态页面的缓存：
VaryByParam——基于输入参数不同缓存同一页面的多个版本；
VaryByHeader——基于Page Header的内容不同缓存页面的多个版本；
VaryByCustom——通过声明属性和重载GetVaryByCustomString方法来定制缓存处理页面的多个版本；
<
ac75
p align="left">VaryByControl——基于控件中asp对象属性的不同来缓存控件。
对多个版本页面的缓存会降低可用内存，所以要仔细衡量缓存策略。s
3、 控制缓存的位置
你可以使用@OutputCache指令的OutputCacheLocation属性的枚举值来指定缓存的位置，如：
<%@ outputcache duration="10" varybyparam="none" Location="Server" %>
4、 配置页面输出缓存
有两种方式控制，你可以使用Page指令，也可以使用Cache API编程实现。参考以下两段代码：

//代码1，使用指令
<%@ OutputCache Duration="20" Location="Server" VaryByParam="state" VaryByCustom="minorversion" VaryByHeader="Accept-Language"%>
//代码2，编程实现
private void Page_Load(object sender, System.EventArgs e)
{
// Enable page output caching.
Response.Cache.SetCacheability(HttpCacheability.Server);
// Set the Duration parameter to 20 seconds.
Response.Cache.SetExpires(System.DateTime.Now.AddSeconds(20));
// Set the Header parameter.
Response.Cache.VaryByHeaders["Accept-Language"] = true;
// Set the cached parameter to 'state'.
Response.Cache.VaryByParams["state"] = true;
// Set the custom parameter to 'minorversion'.
Response.Cache.SetVaryByCustom("minorversion");
…
}

2.1.2.2 页面片断缓存

有时候缓存整个页面并不灵活，同时内存的发但也比较大，这时候应考虑片断缓存。页面片断缓存适合以下类型的数据：

·创建开销很大的页面片断（控件）；

·包含静态数据的页面片断；

·可被多个用户使用的页面片断；

·多个页面共享的页面片断（如公用菜单条）

以下是缓存部分页面的例子：

// Partial caching for 120 seconds
[System.Web.UI.PartialCaching(120)]
public class WebUserControl : System.Web.UI.UserControl
{
// Your Web control code
}

2.1.3 在非Web项目中使用Asp.net缓存

Asp.net Cache位于System.Web命名空间，但由于它是一个通用的方案，所以仍然可以在引用此命名空间的任何非Web项目中使用它。

System.Web.Caching.Cache 类是对象的缓存，它可以通过System.Web.HttpRuntime.Cache
的静态属性或System.Web.UI.Page 和System.Web.HttpContext.Cache来访问。因此在请求上下文之外也可以存在，在每个应用程序域中只有一个实例，所以HttpRuntime.Cache对象可以在Aspnet_wp.exe之外的每个应用程序域中存在。以下代码演示了在普通应用里访问Cache对象：
HttpRuntime httpRT = new HttpRuntime();
Cache cache = HttpRuntime.Cache;

2.2 使用Remoting Singleton缓存

.Net Remoting提供了跨应用程序域、跨进程、跨计算机的程序运行框架。服务器激活的对象有两种激活模式，其中Singleton 类型任何时候都不会同时具有多个实例。如果存在实例，所有客户端请求都由该实例提供服务。如果不存在实例，服务器将创建一个实例，而所有后继的客户端请求都将由该实例来提供服务。由于
Singleton 类型具有关联的默认生存期，即使任何时候都不会有一个以上的可用实例，客户端也不会总接收到对可远程处理的类的同一实例的引用。所以将数据缓存起来可以在多个客户端之间共享状态信息。

为了使用.Net Remoting实现缓存方案，要保证远程对象的租约不过期，并且远程对象没有被垃圾回收器销毁（对象租约是指在系统删除该对象前它在内存中的生存期）。当实现缓存时，重载MarshalByRefObject的InitializeLifetimeService方法并且返回null，这样就能保证租约永远不过期并且相关的对象生存期是无限的。以下代码是一个示例：
public class DatasetStore : MarshalByRefObject
{
// A hash table-based data store
private Hashtable htStore = new Hashtable();
//Returns a null lifetime manager so that GC won't collect the object
public override object InitializeLifetimeService() { return null; }
// Your custom cache interface
}
注意：由于这种方案的成本较高、性能上的限制并且可能造成系统不稳定，通常采用基于Sql Server的方案来替代。