[轉]ASP.NET 快取：方法和最佳實踐

• 2019 年 10 月 7 日
• 筆記

　　原文鏈接：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/aa478965.aspx

　　ASP.NET 提供三種主要形式的快取：頁面級輸出快取、用戶控制項級輸出快取（或稱為片段快取）和快取 API。輸出快取和片段快取的優點是非常易於實現，在大多數情況下，使用這兩種快取就足夠了。而快取 API 則提供了額外的靈活性（實際上是相當大的靈活性），可用於在應用程式的每一層利用快取。

Steve 的快取提示

儘早快取；經常快取

您應該在應用程式的每一層都實現快取。向數據層、業務邏輯層、UI 或輸出層添加快取支援。記憶體現在非常便宜 — 因此，通過以智慧的方式在整個應用程式中實現快取，可以獲得很大的性能提高。

快取可以掩蓋許多過失

快取是一種無需大量時間和分析就可以獲得「足夠良好的」性能的方法。這裡再次強調，記憶體現在非常便宜，因此，如果您能通過將輸出快取 30 秒，而不是花上一整天甚至一周的時間嘗試優化程式碼或資料庫就可以獲得所需的性能，您肯定會選擇快取解決方案（假設可以接受 30 秒的舊數據）。快取正是那些利用 20% 付出獲得 80% 回報的特性之一，因此，要提高性能，應該首先想到快取。不過，如果設計很糟糕，最終卻有可能帶來不良的後果，因此，您當然也應該盡量正確地設計應用程式。但如果您只是需要立即獲得足夠高的性能，快取就是您的最佳選擇，您可以在以後有時間的時候再儘快重新設計應用程式。

頁面級輸出快取

作為最簡單的快取形式，輸出快取只是在記憶體中保留為響應請求而發送的 HTML 的副本。其後再有請求時將提供快取的輸出，直到快取到期，這樣，性能有可能得到很大的提高（取決於需要多少開銷來創建原始頁面輸出 – 發送快取的輸出總是很快，並且比較穩定）。

實現

要實現頁面輸出快取，只要將一條 OutputCache 指令添加到頁面即可。

<%@ OutputCache Duration="60" VaryByParam="*" %>

如同其他頁面指令一樣，該指令應該出現在 ASPX 頁面的頂部，即在任何輸出之前。它支援五個屬性（或參數），其中兩個是必需的。

利用必需的 Duration 和 VaryByParam 選項的組合可以處理大多數情況。例如，如果您的產品目錄允許用戶基於 categoryID 和頁變數查看目錄頁，您可以用參數值為 "categoryID;page" 的 VaryByParam 將產品目錄快取一段時間（如果產品不是隨時都在改變，一小時還是可以接受的，因此，持續時間是 3600 秒）。這將為每個種類的每個目錄頁創建單獨的快取條目。每個條目從其第一個請求算起將維持一個小時。

VaryByHeader 和 VaryByCustom 主要用於根據訪問頁面的客戶端對頁面的外觀或內容進行自定義。同一個 URL 可能需要同時為瀏覽器和行動電話客戶端呈現輸出，因此，需要針對不同的客戶端快取不同的內容版本。或者，頁面有可能已經針對 IE 進行了優化，但需要能針對 Netscape 或 Opera 完全降低優化（而不僅僅是破壞頁面）。後一個例子非常普遍，我們將提供一個說明如何實現此目標的示例：

示例： VaryByCustom 用於支援瀏覽器自定義

為了使每個瀏覽器都具有單獨的快取條目，VaryByCustom 的值可以設置為 "browser"。此功能已經內置在快取模組中，並且將針對每個瀏覽器名稱和主要版本插入單獨的頁面快取版本。

<%@ OutputCache Duration="60" VaryByParam="None" VaryByCustom="browser"  %>

片段快取，用戶控制項輸出快取

快取整個頁面通常並不可行，因為頁面的某些部分是針對用戶訂製的。不過，頁面的其他部分是整個應用程式共有的。這些部分最適合使用片段快取和用戶控制項進行快取。菜單和其他布局元素，尤其是那些從數據源動態生成的元素，也應該用這種方法進行快取。如果需要，可以將快取的控制項配置為基於對其控制項（或其他屬性）的更改或由頁面級輸出快取支援的任何其他變動進行改變。使用同一組控制項的幾百個頁面還可以共享那些控制項的快取條目，而不是為每個頁面保留單獨的快取版本。

實現

片段快取使用的語法與頁面級輸出快取一樣，但其應用於用戶控制項（.ascx 文件）而不是 Web 窗體（.aspx 文件）。除了 Location 屬性，對於 OutputCache 在 Web 窗體上支援的所有屬性，用戶控制項也同樣支援。用戶控制項還支援名為 VaryByControl 的 OutputCache 屬性，該屬性將根據用戶控制項（通常是頁面上的控制項，例如，DropDownList）的成員的值改變該控制項的快取。如果指定了 VaryByControl，可以省略 VaryByParam。最後，在默認情況下，對每個頁面上的每個用戶控制項都單獨進行快取。不過，如果一個用戶控制項不隨應用程式中的頁面改變，並且在所有頁面都使用相同的名稱，則可以應用 Shared="true" 參數，該參數將使用戶控制項的快取版本供所有引用該控制項的頁面使用。

示例

<%@ OutputCache Duration="60" VaryByParam="*" %>

該示例將快取用戶控制項 60 秒，並且將針對查詢字元串的每個變動、針對此控制項所在的每個頁面創建單獨的快取條目。

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

該示例將快取用戶控制項 60 秒，並且將針對 CategoryDropDownList 控制項的每個不同的值、針對此控制項所在的每個頁面創建單獨的快取條目。

<%@ OutputCache Duration="60" VaryByParam="none" VaryByCustom="browser"  Shared="true %>

最後，該示例將快取用戶控制項 60 秒，並且將針對每個瀏覽器名稱和主要版本創建一個快取條目。然後，每個瀏覽器的快取條目將由引用此用戶控制項的所有頁面共享（只要所有頁面都用相同的 ID 引用該控制項即可）。

快取 API，使用 Cache 對象

頁面級和用戶控制項級輸出快取的確是一種可以迅速而簡便地提高站點性能的方法，但是在 ASP.NET 中，快取的真正靈活性和強大功能是通過 Cache 對象提供的。使用 Cache 對象，您可以存儲任何可序列化的數據對象，基於一個或多個依賴項的組合來控制快取條目到期的方式。這些依賴項可以包括自從項被快取後經過的時間、自從項上次被訪問後經過的時間、對文件和/或文件夾的更改以及對其他快取項的更改，在略作處理後還可以包括對資料庫中特定表的更改。

在 Cache 中存儲數據

在 Cache 中存儲數據的最簡單的方法就是使用一個鍵為其賦值，就像 HashTable 或 Dictionary 對象一樣：

Cache["key"] = "value";

這種做法將在快取中存儲項，同時不帶任何依賴項，因此它不會到期，除非快取引擎為了給其他快取數據提供空間而將其刪除。要包括特定的快取依賴項，可使用 Add() 或 Insert() 方法。其中每個方法都有幾個重載。Add() 和 Insert() 之間的唯一區別是，Add() 返回對已快取對象的引用，而 Insert() 沒有返回值（在 C# 中為空，在 VB 中為 Sub）。

示例

Cache.Insert("key", myXMLFileData, new  System.Web.Caching.CacheDependency(Server.MapPath("users.xml")));

該示例可將文件中的 xml 數據插入快取，無需在以後請求時從文件讀取。 CacheDependency 的作用是確保快取在文件更改後立即到期，以便可以從文件中提取最新數據，重新進行快取。如果快取的數據來自若干個文件，還可以指定一個文件名的數組。

Cache.Insert("dependentkey", myDependentData, new  System.Web.Caching.CacheDependency(new string[] {}, new string[]  {"key"}));

該示例可插入鍵值為 "key" 的第二個數據塊（取決於是否存在第一個數據塊）。如果快取中不存在名為 "key" 的鍵，或者如果與該鍵相關聯的項已到期或被更新，則 "dependentkey" 的快取條目將到期。

Cache.Insert("key", myTimeSensitiveData, null,  DateTime.Now.AddMinutes(1), TimeSpan.Zero);

絕對到期：此示例將對受時間影響的數據快取一分鐘，一分鐘過後，快取將到期。注意，絕對到期和滑動到期（見下文）不能一起使用。

Cache.Insert("key", myFrequentlyAccessedData, null,  System.Web.Caching.Cache.NoAbsoluteExpiration,  TimeSpan.FromMinutes(1));

滑動到期：此示例將快取一些頻繁使用的數據。數據將在快取中一直保留下去，除非數據未被引用的時間達到了一分鐘。注意，滑動到期和絕對到期不能一起使用。

更多選項

除了上面提到的依賴項，我們還可以指定項的優先順序（依次為 low、high、NotRemovable，它們是在 System.Web.Caching.CacheItemPriority 枚舉中定義的）以及當快取中的項到期時調用的 CacheItemRemovedCallback 函數。大多數時候，默認的優先順序已經足夠了 — 快取引擎可以正常完成任務並處理快取的記憶體管理。CacheItemRemovedCallback 選項考慮到一些很有趣的可能性，但實際上它很少使用。不過，為了說明該方法，我將提供它的一個使用示例：

CacheItemRemovedCallback 示例

System.Web.Caching.CacheItemRemovedCallback callback = new System.Web.Caching.CacheItemRemovedCallback (OnRemove);  Cache.Insert("key",myFile,null,  System.Web.Caching.Cache.NoAbsoluteExpiration,  TimeSpan.Zero,  System.Web.Caching.CacheItemPriority.Default, callback);  . . .  public static void OnRemove(string key,  object cacheItem,  System.Web.Caching.CacheItemRemovedReason reason)  {  AppendLog("The cached value with key '" + key +  "' was removed from the cache.  Reason: " +  reason.ToString());  }

該示例將使用

AppendLog()

方法（這裡不討論該方法，請參閱 Writing Entries to Event Logs）中定義的任何邏輯來記錄快取中的數據到期的原因。通過在從快取中刪除項時記錄這些項並記錄刪除的原因，您可以確定是否在有效地使用快取或者您是否可能需要增加伺服器上的記憶體。注意，callback 是一個靜態（在 VB 中為 Shared）方法，建議使用該方法的原因是，如果不使用它，保存回調函數的類的實例將保留在記憶體中，以支援回調（對 static/Shared 方法則沒有必要）。

該特性有一個潛在的用處 — 在後台刷新快取的數據，這樣用戶永遠都不必等待數據被填充，但數據始終保持相對較新的狀態。但實際上，此特性並不適用於當前版本的快取 API，因為在從快取中刪除快取的項之前，不觸發或不完成回調。因此，用戶將頻繁地發出嘗試訪問快取值的請求，然後發現快取值為空，不得不等待快取值的重新填充。我希望在未來的 ASP.NET 版本中看到一個附加的回調，可以稱為 CachedItemExpiredButNotRemovedCallback，如果定義了該回調，則必須在刪除快取項之前完成執行。

快取數據引用模式

每當我們嘗試訪問快取中的數據時，都應該考慮到一種情況，那就是數據可能已經不在快取中了。因此，下面的模式應該普遍適用於您對快取的數據的訪問。在這種情況下，我們假定已快取的數據是一個數據表。

public DataTable GetCustomers(bool BypassCache)  {  string cacheKey = "CustomersDataTable";  object cacheItem = Cache[cacheKey] as DataTable;  if((BypassCache) || (cacheItem == null))  {  cacheItem = GetCustomersFromDataSource();  Cache.Insert(cacheKey, cacheItem, null,  DateTime.Now.AddSeconds(GetCacheSecondsFromConfig(cacheKey),  TimeSpan.Zero);  }  return (DataTable)cacheItem;  }

關於此模式，有以下幾點需要注意：

• 某些值（例如，cacheKey、cacheItem 和快取持續時間）是一次定義的，並且只定義一次。
• 可以根據需要跳過快取 — 例如，當註冊一個新客戶並重定向到客戶列表後，最好的做法可能就是跳過快取，用最新數據重新填充快取，該數據包括新插入的客戶。
• 快取只能訪問一次。這種做法可以提高性能，並確保不會發生 NullReferenceExceptions，因為該項在第一次被檢查時是存在的，但第二次檢查之前就已經到期了。
• 該模式使用強類型檢查。C# 中的 "as" 運算符嘗試將對象轉換為類型，如果失敗或該對象為空，則只返回 null（空）。
• 持續時間存儲在配置文件中。在理想的情況下，所有的快取依賴項（無論是基於文件的，或是基於時間的，還是其他類型的依賴項）都應該存儲在配置文件中，這樣就可以進行更改並輕鬆地測量性能。我還建議您指定默認快取持續時間，而且，如果沒有為所使用的 cacheKey 指定持續時間，就讓 GetCacheSecondsFromConfig() 方法使用該默認持續時間。

相關的程式碼示例是一個 helper 類，它將處理上述所有情況，但允許通過一行或兩行程式碼訪問快取的數據。請下載 CacheDemos.msi。

小結

快取可以使應用程式的性能得到很大的提高，因此在設計應用程式以及對應用程式進行性能測試時應該予以考慮。應用程式總會或多或少地受益於快取，當然有些應用程式比其他應用程式更適合使用快取。對 ASP.NET 提供的快取選項的深刻理解是任何 ASP.NET 開發人員應該掌握的重要技巧。

Steven A. Smith 作為 Microsoft ASP.NET最有價值的專家，是 ASPAlliance.com 的總裁，也是該公司的所有者。他還是 ASPSmith Ltd（一家以 .NET 為中心的培訓公司）的所有者和首席講師。他撰寫了兩本書 — ASP.NET Developer's Cookbook 和 ASP.NET By Example，並且在 MSDN? 雜誌和 AspNetPRO 雜誌上發表文章。Steve 每年都要在幾個會議上進行演講，是 INETA Speaker's Bureau 的成員。Steve 擁有工商管理碩士學位和電腦科學工程的理學學士學位。如果希望與 Steve 聯繫，請將電子郵件發送至 [email protected]。