Asp.Net基础知识回顾_Cache

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一、传统缓存方式

比如将可重复利用的东西放到Application或是Session中去保存。

Session["Count"] = 100;

Application["Count"] = 100;

二、页面输出缓存

页面输出缓存是最为简单的缓存机制，该机制将整个ASP.NET页面内容保存在服务器内存中。当用户请求该页面时，系统从内存中输出相关数据，直到缓存数据过期。在这个过程中，缓存内容直接发送给用户，而不必再次经过页面处理生命周期。通常情况下，页面输出缓存对于那些包含不需要经常修改内容，需要大量处理才能编译完成的页面特别有用。需要注意的是，页面输出缓存是将页面全部内容都保存在内存中，并用于完成客户端请求。

设置页面输出缓存可以使用以下两种方式：一种是使用@OutputCache指令，另一种是使用页面输出缓存API。页面输出缓存API主要是指HttpCachePolicy类。

@ OutputCache以声明的方式控制 ASP.NET 页或页中包含的用户控件的输出缓存策略。

语法如下：

<%@ OutputCache Duration="#ofseconds"
   Location="Any | Client | Downstream | Server | None | ServerAndClient "
   Shared="True | False"
   VaryByControl="controlname"
   VaryByCustom="browser | customstring"
   VaryByHeader="headers"
   VaryByParam="parametername" 
   CacheProfile="cache profile name | ''"
   NoStore="true | false"
   SqlDependency="database/table name pair | CommandNotification"
%>

Duration

页或用户控件进行缓存的时间（以秒计）。在页或用户控件上设置该属性为来自对象的 HTTP 响应建立了一个过期策略，并将自动缓存页或用户控件输出。

Location

用于指定输出缓存项的位置。其属性值是OutputCacheLocation枚举值，它们是Any、Client、Downstream、None、Server和ServerAndClient。默认值是Any，表示输出缓存可用于所有请求，包括客户端浏览器、代理服务器或处理请求的服务器上。需要注意的是，包含在用户控件中的@OutputCache指令不支持此属性。

Shared

一个布尔值，确定用户控件输出是否可以由多个页共享。默认值为 false。

NoStore

该属性定义一个布尔值，用于决定是否阻止敏感信息的二级存储。需要注意的是，包含在用户控件中的
@OutputCache指令不支持此属性。

SqlDependency

提供了这样一种能力:当被监测的数据库中的数据发生变化时,SqlDependency会自动触发OnChange事件来通知应用程序,从而达到让系统自动更新数据(或缓存)的目的。

VaryByControl

该属性使用一个分号分隔的字符串列表,来更改用户控件的输出缓存。这些字符串代表在用户控件中声明的ASP.NET服务器控件的ID属性值。除非已经包含了VaryByParam属性，否则在@ OutputCache指令中，该属性是必需的。

VaryByCustom

用于自定义输出缓存要求的任意文本。如果赋予该属性值是browser，缓存将随浏览器名称和主要版本信息的不同而异。如果输入了自定义字符串，则必须在应用程序的Global.asax文件中重写HttpApplication.GetVaryByCustomString方法。

VaryByHeader

该属性中包含由分号分隔的HTTP标头列表，用于使输出缓存发生变化。当将该属性设为多标头时，对于每个指定的标头，输出缓存都包含一个请求文档的不同版本。VaryByHeader属性在所有HTTP 1.1缓存中启用缓存项，而不仅限于ASP.NET缓存。用户控件中的@ OutputCache指令不支持此属性。

三、页面输出缓存API

Response类的Cache属性用于获取页面缓存策略，Cache属性的核心是调用System.Web.HttpCachePolicy。主要用于设置缓存特定的HTTP标头的方法和用于控制ASP.NET页面输出缓存的方法。由于HttpCachePolicy类方法众多，下面简要说明几个常用方法。

SetExpires

用于设置缓存过期的绝对时间。它的参数是一个DataTime类的实例，表示过期的绝对时间。

SetLastModified

用于设置页面的Last-Modified HTTP标头。Last-Modified HTTP标头表示页面上次修改时间，缓存将依靠它来进行计时。如果违反了缓存限制层次结构，此方法将失败。该方法的参数是一个DataTime类的实例。

SetSlidingExpiration

该方法将缓存过期从绝对时间设置为可调时间。其参数是一个布尔值。当参数为true时，Cache-Control HTTP标头将随每个响应而更新。当参数为false时，将保留该设置，且任何启用可调整过期的尝试都将静态失败。此方法不直接映射到HTTP标头，它由后续模块或辅助请求来设置源服务器缓存策略。

SetCacheability

用于设置页面的Cache-Control HTTP标头。该标头用于控制在网络上缓存文档的方式。该方法有两种重载方式，所不同的是参数。一种重载方法的参数是HttpCacheability枚举值，包括NoCache、Private、Public、Server、ServerAndNoCache和ServerAndPrivate。另一种方法的参数有两个，一个参数是HttpCacheability枚举值，另一个参数是字符串，表示添加到标头的缓存控制扩展。需要注意的是，仅当与Private或NoCache指令一起使用时，字段扩展名才有效。如果组合不兼容的指令和扩展，则此方法将引发无效参数异常。

Response.Cache.SetExpires(DateTime.Now.AddSeconds(60));

Response.Cache.SetExpires(DateTime.Parse("6:00:00PM"));

Response类的Cache属性用于获取页面缓存策略。该属性的数据类型是HttpCachePolicy。可通过调用Response.Cache来获取HttpCachePolicy实例，进而实现对于当前页面输出缓存的设置。如上代码所示，第一行代码表示输出缓存时间是60秒，并且页面不随任何GET或POST参数改变，等同于“<%@ OutputCache Duration="60" VaryByParam="none" %>”。第二行代码设置缓存过期的绝对时间是当日下午6时整。

四、页面部分缓存

有时缓存整个页面是不现实的，因为页的某些部分可能在每次请求时都需要变化。在这些情况下，只能缓存页的一部分。顾名思义，页面部分缓存是将页面部分内容保存在内存中以便响应用户请求，而页面其他部分内容则为动态内容。在页面中经常存在某些部分固定不变（如导航栏，页面右侧的排行榜等信息），而其他内容则需要根据用户请求的不同动态生成。所以我们可以将固定部分的内容缓存在服务器内存中，以减少服务器查询数据时间。

页面部分缓存也称为控件缓存,这种方式允许将需要缓存的信息包含在一个用户控件内。然后，将该用户控件标记为可缓存的，以此来缓存页面输出的部分内容。这种方式允许缓存页面中的特定内容，而不缓存整个页面。例如，如果要创建一个显示大量动态内容（如股票信息）的页，其中有些部分为静态内容（如每周总结），这时可以将静态部分放在用户控件中，并允许缓存这些内容。

页面部分缓存示例如下：

在CacheControl.ascx的页头代码中添加声明语句：

<%@ Control Language="C#" AutoEventWireup="true" CodeBehind="CacheControl.ascx.cs" Inherits="CacheControl" %>

<%@ OutputCache Duration="60" VaryByParam="none" %>

<%=DateTime.Now %>

调用该控件的页面代码：

 <%@ Page Language="C#" AutoEventWireup="true" CodeBehind="CacheDemo.aspx.cs"%>
<%@ Register src="CacheControl.ascx" tagname="CacheControl" tagprefix="uc" %>
<head runat="server">
    <title>CacheDemo</title>
</head>
<body>
    <form id="form1" runat="server">
    页面的时间：<%=DateTime.Now %> <br/>
  控件的时间：<uc:CacheControl ID="CacheControl" runat="server" /><br/>
    </form>
</body> 
</html>

当刷新页面时，“页面的时间”每次刷新都变化，而“控件的时间”的数据却是60秒才变化一次。说明对页面的“局部”控件实现了缓存，而页面其它部分不受影响。

五、应用程序数据缓存

应用程序数据缓存提供了一种编程方式，可通过键/值对将任意数据存储在内存中。使用应用程序缓存与使用应用程序状态类似。但是，与应用程序状态不同的是，应用程序数据缓存中的数据是易失的，即数据并不是在整个应用程序生命周期中都存储在内存中。应用程序数据缓存的优点是由ASP.NET管理缓存，它会在项过期、无效，或内存不足时移除缓存中的项。还可以配置应用程序缓存，以便在移除项时通知应用程序。

如下所示插入一个字符串进缓存：

Cache["name"]="CacheDemo";

这个存储的字串值可以像这样得到：

if (Cache["name"] != null)
{
string name = Cache["name"].ToString();
}

六、缓存依赖

前文的几种方式都可以实现数据缓存功能，但问题是数据有时候是在变化的。这样用户可能在缓存期间查询的数据就是过期的数据，从而导致数据的不一致。那有没有办法在数据变化时，系统能自动更新缓存中的数据，从而让用户得到实时有效的数据。

.NET已经为我们提供了这样一种非常好的解决方法：SqlCacheDependency数据库缓存依赖。下面就让我们看一下如何实现数据库缓存依赖功能：

1. 配置SqlCacheDependency

修改web.config，让项目启用SqlCacheDependency。

<?xml version="1.0"?>
<configuration>
    <appSettings/>
    <connectionStrings>
        <add name="strcodematic" connectionString="data source=dbserver;initial catalog=codematic;user id=sa;password=sa"  providerName="System.Data.SqlClient" />
    </connectionStrings>
    <system.web>
        <caching>
            <sqlCacheDependency enabled="true" pollTime="6000">
                <databases>
 <add name="codematic" connectionStringName="strcodematic" />
                </databases>
            </sqlCacheDependency>         
        </caching>
      <compilation debug="true">
        </compilation>     
        <authentication mode="Windows"/>    
    </system.web>
</configuration>

注意：在<databases>节的<add name="codematic" connectionStringName="strcodematic" />中的name属性值必须和第三步的Page_Load代码中System.Web.Caching.SqlCacheDependency("codematic", "P_Product"); 中的第一个参数（数据库名称）相一致。

这里的connectionStringName指定了在<connectionStrings>中添加的某一个连接字符串。name则是为该SqlCacheDependency起的名字，这个名字将在第三步中用到。

SqlCacheDependency类会自动完成对此配置节信息的读取，以建立和数据库之间的联系。

2.启用缓存依赖

如果要启用SqlCacheDependency，则需要以命令行的方式执行。

aspnet_regsql.exe工具位于Windows\\Microsoft.NET\\Framework\\[版本]文件夹中。

aspnet_regsql -C "data source=.;initial catalog=codematic;user id=sa;password=123456" -ed -et -t "BookInfo"

参数-C后面的字符串是连接字符串（请替换成自己所需要的值），参数-t后面的字符串是数据表的名字。

运行结果如图所示：

命令执行后，在指定的数据库中会多出一个AspNet_SqlCacheTablesForChangeNotification表。

要使得7.0或者2000版本以上的SQLServer支持SqlCacheDependency特性，需要对数据库服务器执行相关的配置。

有两种方法配置SQLServer：

一使用aspnet_regsql命令行工具。

二使用SqlCacheDependencyAdmin类。（msdn看到的，没用过）

例如：

aspnet_regsql -S "server" -E -d "database" –ed

或者

aspnet_regsql -S "server" -E -d "database" -et -t "table"

如果是Sql验证的话要把-E换成，-U (用户名),-P (密码)

以下是该工具的命令参数说明：

-? 显示该工具的帮助功能；

-S 后接的参数为数据库服务器的名称或者IP地址；

-U 后接的参数为数据库的登陆用户名；

-P 后接的参数为数据库的登陆密码；

-E 使用当前登录用户的 Windows 集成认证进行身份验证；

-d 后接参数为对哪一个数据库采用SqlCacheDependency功能；

-C 连接数据库的连接字符串。如果您指定服务器(-S)和登录（-U和-P，或 -E）信息，则此选项不是必需的，因为连接字符串已经包含这些信息；
-t 后接参数为对哪一个表采用SqlCacheDependency功能；
-ed 允许对数据库使用SqlCacheDependency功能；
-dd 禁止对数据库采用SqlCacheDependency功能；
-et 允许对数据表采用SqlCacheDependency功能；
-dt 禁止对数据表采用SqlCacheDependency功能；
-lt 列出当前数据库中有哪些表已经采用sqlcachedependency功能；

3.0使用SqlCacheDependency

在代码中使用缓存，并为其设置SqlCacheDependency依赖：

/// <summary>
/// 获取当前应用程序指定CacheKey的Cache对象值
/// </summary>
/// <param name="CacheKey">索引键值</param>
/// <returns>返回缓存对象</returns>
public static object GetCache(string CacheKey)
{
    System.Web.Caching.Cache objCache = HttpRuntime.Cache;
    return objCache[CacheKey];
}
/// <summary>
/// 设置以缓存依赖的方式缓存数据
/// </summary>
/// <param name="CacheKey">索引键值</param>
/// <param name="objObject">缓存对象</param>
/// <param name="cacheDepen">依赖对象</param>
public static void SetCache(string CacheKey, object objObject, System.Web.Caching.CacheDependency dep)
{
    System.Web.Caching.Cache objCache = HttpRuntime.Cache;
    objCache.Insert(
        CacheKey,
        objObject,
        dep,
        System.Web.Caching.Cache.NoAbsoluteExpiration,//从不过期
        System.Web.Caching.Cache.NoSlidingExpiration,//禁用可调过期
        System.Web.Caching.CacheItemPriority.Default,
        null);
}
protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
{
    string CacheKey = "cachetest";
    object objModel = GetCache(CacheKey);//从缓存中获取
    if (objModel == null)//缓存里没有
    {
        objModel = GetData();//把当前时间进行缓存
        if (objModel != null)
        {
            //依赖数据库codematic中的P_Product表变化 来更新缓存
            System.Web.Caching.SqlCacheDependency dep = new System.Web.Caching.SqlCacheDependency("CodeMatic", "P_Product");
            SetCache(CacheKey, objModel, dep);//写入缓存
        }
    } 
    GridView1.DataSource = (DataSet)objModel;
    GridView1.DataBind();
}

从以上代码可以看出，和文件依赖基本相同，只是在存放缓存SetCache时存入的依赖对象不同。这里用的是SqlCacheDependency。

其中，创建SqlCacheDependency的构造方法：

public SqlCacheDependency (string databaseEntryName,string tableName)
//databaseEntryName：是在Web.config文件的caching节的sqlCacheDependency的databases元素中定义的数据库的名称。 
//tableName：与SqlCacheDependency关联的数据库表的名称。
//这样，只有当P_Product表的内容发生变化时，查询操作才会重新查询数据更新缓存的内容，可以大大减少数据库的重复查询和提高系统的性能和运行效率。

七、缓存管理类

首先，缓存管理类外部代码定义了各种过期时间的常量，主要用于方便设定缓存的过期时间

/// <summary>
    /// 全站缓存类
    /// </summary>
    public sealed class SiteCache
    {
        // 一天
        public const int DayFactor = 17280;
        // 一小时
        public const int HourFactor = 720;
        // 一分钟
        public const int MinuteFactor = 12; 
        // 一秒
        public const double SecondFactor = 0.2;

        private static int factor = 5;
        /// <summary>
        /// 时间因子
        /// </summary>
        public static int Factor
        {
            get { return factor; }
            set { factor = value; }
        }

 public static Cache CurrentCache {
            get {
                return HttpRuntime.Cache;
            }
        }
        }

//Clear方法用于移除所有存储在内存当中的缓存，代码中cacheEnum变量通过GetEnumerator方法获得所有缓存列表，再根据缓存列表来移除缓存。
        public static void Clear()
        {
            //获取缓存中的键设置及其值的字典枚举数
            IDictionaryEnumerator cacheEnum = siteCache.GetEnumerator();
            ArrayList al = new ArrayList();
            //循环添加到数组列表
            while (cacheEnum.MoveNext())
            {
                al.Add(cacheEnum.Key);
            }
            //循环从缓存中移除
            foreach (string key in al)
            {
                siteCache.Remove(key);
            }
        }

//RemoveByPattern方法是通过正则移除对应的缓存。
 public static void RemoveByPattern(string pattern)
        {
            IDictionaryEnumerator cacheEnum = siteCache.GetEnumerator();
            Regex regex = new Regex(pattern, RegexOptions.IgnoreCase | RegexOptions.Singleline | RegexOptions.Compiled);
            ArrayList al = new ArrayList();
            //循环从缓存中取出键进行正则条件匹配
            while (cacheEnum.MoveNext())
            {
                //匹配正确则添加到数组列表
                if (regex.IsMatch(cacheEnum.Key.ToString()))
                {
                    al.Add(cacheEnum.Key);
                }
            }
            //移除匹配正则的缓存
            foreach (string key in al)
            {
                siteCache.Remove(key);
            }
        }

//Insert方法是通过Cache的插入方法而实现的，主要能够把缓存键、缓存对象、缓存依赖、缓存过期时间、缓存级别这些缓存项插入到内存中。
    /// <summary>
        /// 插入缓存项
        /// </summary>
        public static void Insert(string key, object value, System.Web.Caching.CacheDependency dep, int seconds, CacheItemPriority priority)
        {
            if (value != null)
            {
                siteCache.Insert(key, value, dep, DateTime.Now.AddSeconds(Factor * seconds), TimeSpan.Zero, priority, null);
            }
        }

//Get方法通过指定的键从Cache中获取缓存
        public static object Get(string key)
        {
            return siteCache[key];
        }
    }

八、缓存的应用规则

缓存分配的有效期不要太短。
缓存那些经常被访问，同时变化频率不大的数据。
缓存整个应用程序都要使用的设置或对象，并且这些设置和对象在生存期内不会频繁变化。
不要缓存太多项，缓存每个项均有开销。
不要缓存很少使用的项。
不要缓存容易重新计算或随时都可能会修改的对象，如购物车。
不要缓存敏感信息，否则其他人很容易取得这些信息。

比如：可以缓存网站信息配置

GetConfig是一个泛型方法，网站信息配置里的所有功能属性都是通过它来获得对象。方法后面跟着一个where子句，用于指定对类型的约束。其中class限制了类型参数必须是引用类型, new()限制了该类型参数必须具有无参数的公共构造函数。

方法内首先获取了T变量的类型。然后根据类型名拼装成configCacheKey缓存键，通过SiteCache类的Get方法获取缓存的值并存储到configObject变量中。接着判断该缓存是否不存在值，如果不存在，使用GetConfigPath方法获得了T变量的物理文件地址。

public static T GetConfig<T>() where T : class, new()
{
     Type configClassType = typeof(T);
     string configCacheKey = "CK_SiteConfigCode_" + configClassType.Name;
     object configObject = SiteCache.Get(configCacheKey);
     if (configObject == null)
     {
          string configFilePath = GetConfigPath<T>();
//下面检查T变量的物理文件地址是否存在，如果存在即读取T变量的配置信息，并将信息插入到缓存中。其中Insert方法使用了缓存依赖CacheDependency实例监视文件或目录路径，当该资源更改时，缓存的对象将过时，从缓存中移除。
          if (File.Exists(configFilePath))
          {
              using (XmlTextReader xmlTextReader = new XmlTextReader(configFilePath))
              {
                   XmlSerializer xmlSerializer = new XmlSerializer(configClassType);
                   configObject = xmlSerializer.Deserialize(xmlTextReader);
              }
              SiteCache.Insert(configCacheKey, configObject, new CacheDependency(configFilePath)); 
          }
     }
//最后，把缓存对象转换为T泛型变量。判断是否为空，如果是则创建新的T实例返回，否则将原有值返回。
     T config = configObject as T;
     if (config == null)
     {
         return new T();
     }
     else
     {
         return config;
     }
}