軟件開發(fā)中最常用的模式之一是緩存，這是一個簡單但非常有效的概念，想法是重用操作結(jié)果，執(zhí)行繁重的操作時，我們會將結(jié)果保存在緩存容器中，下次我們需要該結(jié)果時，我們將從緩存容器中取出它，而不是再次執(zhí)行繁重的操作。

例如，要獲得某人的頭像，您可能需要前往數(shù)據(jù)庫。我們不會每次都執(zhí)行那次查詢，而是將結(jié)果保存在緩存中，每次需要時都將其從內(nèi)存中刪除。

緩存非常適合不經(jīng)常更改的數(shù)據(jù)，甚至永遠不會改變。不斷變化的數(shù)據(jù)不適合緩存，如當前機器的時間不應(yīng)緩存，否則您將得到錯誤的結(jié)果。

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進程內(nèi)緩存，持久化緩存和分布式緩存

• 進程內(nèi)緩存用于在單個進程中實現(xiàn)緩存時，當進程終止時，緩存會隨之消失。如果您在多個服務(wù)器上運行相同的進程，則每個服務(wù)器都有一個單獨的緩存。
• 持久化緩存是指在進程內(nèi)存之外備份緩存，它可能位于文件中，也可能位于數(shù)據(jù)庫中。這實現(xiàn)比較困難，但如果重新啟動進程，緩存不會丟失。
• 分布式緩存是指您為多臺計算機提供共享緩存，通常它將是幾個服務(wù)器，使用分布式緩存，它存儲在外部服務(wù)中。這意味著如果一臺服務(wù)器保存了緩存項，其他服務(wù)器也可以使用它。像Redis這樣的服務(wù)非常適合這種情況。

單線程的緩存

這個簡單的代碼解決了一個關(guān)鍵問題，要獲取test的值，只有***個請求才會實際執(zhí)行數(shù)據(jù)庫操作，然后將數(shù)據(jù)保存在進程存儲器中，以后有關(guān)test的請求都將從內(nèi)存中提取，從而節(jié)省時間和資源。

但是，作為編程中的大多數(shù)事情，沒有什么是如此簡單。由于許多原因，上述解決方案并不好。首先，這種實現(xiàn)不是線程安全的，多個線程使用時可能會發(fā)生異常，除此之外，緩存的項目將永遠留在內(nèi)存中，這實際上非常糟糕。

例如：

運行結(jié)果7234859，運行 的數(shù)據(jù)丟失了

這就是為什么我們應(yīng)該從Cache中刪除項目：

1. 緩存可能占用大量內(nèi)存，最終導致內(nèi)存不足異常和崩潰。
2. 高內(nèi)存消耗可導致GC壓力(又稱內(nèi)存壓力)。在這種狀態(tài)下，垃圾收集器的工作量超出預(yù)期，會影響性能。
3. 如果數(shù)據(jù)發(fā)生更改，可能需要刷新緩存，我們的緩存基礎(chǔ)架構(gòu)應(yīng)該支持這種能力。

為了處理這些問題，緩存框架具有驅(qū)逐策略(即刪除策略)，這些是根據(jù)某些邏輯從緩存中刪除項目的規(guī)則，常見的驅(qū)逐政策是：

• 絕對過期策略將在一段固定的時間后從緩存中刪除一個項目。
• 如果未在固定的時間內(nèi)訪問項目，則滑動過期策略將從緩存中刪除項目。因此，如果我將到期時間設(shè)置為1分鐘，只要我每隔30秒使用一次，該項目就會保持在緩存中，一旦我不使用它超過一分鐘，該項目被驅(qū)逐。
• 大小限制策略將限制高速緩存大小。

現(xiàn)在我們知道了我們需要什么，讓我們繼續(xù)尋找更好的解決方案。

改善方案

令我非常沮喪的是，作為博主，微軟已經(jīng)創(chuàng)建了一個很棒的緩存實現(xiàn)，這剝奪了我自己創(chuàng)建類似實現(xiàn)的樂趣，但至少我寫這篇博文的工作較少。

我將向您展示Microsoft的解決方案，如何有效地使用它，以及如何在某些情況下改進它。

System.Runtime.Caching / MemoryCache與Microsoft.Extensions.Caching.Memory

微軟有2個解決方案，2個不同的NuGet包用于緩存，兩者都很棒，根據(jù)微軟的建議，更喜歡使用Microsoft.Extensions.Caching.Memory因為它與Asp更好地集成.NET核心。它可以很容易地注入到Asp .NET Core的依賴注入機制中。

這是一個基本的例子Microsoft.Extensions.Caching.Memory：

這與我自己非常相似NaiveCache，所以改變了什么?嗯，首先，這是一個線程安全的實現(xiàn)。您可以安全地從多個線程一次調(diào)用它。

帶有逐出政策的IMemoryCache：

讓我們分析一下新增內(nèi)容：

1. SizeLimit加入了MemoryCacheOptions,這會將基于大小的策略添加到緩存容器中。相反，我們需要在每個緩存條目上設(shè)置大小，在這種情況下，我們每次設(shè)置為1 SetSize(1)，這意味著緩存限制為1024個項目。
2. 當我們達到大小限制時，應(yīng)該刪除哪個緩存項?您實際上可以設(shè)置優(yōu)先級.SetPriority(CacheItemPriority.High)。級別為Low，Normal，High和NeverRemove。
3. SetSlidingExpiration(TimeSpan.FromSeconds(2))添加了，將滑動到期時間設(shè)置為2秒，這意味著如果超過2秒內(nèi)未訪問某個項目，它將被刪除。
4. SetAbsoluteExpiration(TimeSpan.FromSeconds(10))添加了，它將絕對到期時間設(shè)置為10秒，這意味著如果物品尚未在10秒內(nèi)被驅(qū)逐。

除了示例中的選項之外，您還可以設(shè)置一個RegisterPostEvictionCallback委托，當項目被驅(qū)逐時將調(diào)用該委托。

這是一個非常全面的功能集。它讓你想知道是否還有其他東西要添加，實際上有幾件事。

問題和缺失的功能

這個實現(xiàn)中有幾個重要的缺失部分。

1. 雖然您可以設(shè)置大小限制，但緩存實際上并不監(jiān)視gc壓力。如果我們確實對其進行監(jiān)控，我們可以在壓力較大時收緊政策，并在壓力較低時放松政策。
2. 當同時請求具有多個線程的相同項時，請求不等待***個完成，該項目將被多次創(chuàng)建。例如，假設(shè)我們正在緩存阿凡達，從數(shù)據(jù)庫中獲取頭像需要10秒鐘，如果我們在***次請求后2秒請求頭像，它將檢查頭像是否被緩存(它還沒有)，并開始另一次訪問數(shù)據(jù)庫。

英文原文中有說明，但是覺得不太好，再次沒有翻譯。

英文原文地址：

https://michaelscodingspot.com/cache-implementations-in-csharp-net/?utm_source=csharpdigest&utm_medium=web&utm_campaign=featured

代碼與所寫有所修改，但是大致意思一樣，如果感興趣，可以看看英文。