1. 緩存

緩存指的是在軟體應用運行過程中，將一些數據生成副本直接進行存取，而不是從原始源（資料庫，業務邏輯計算等）讀取數據，減少生成內容所需的工作，從而顯著提高應用的性能和可伸縮性，使用好緩存技術，有利於提高我們提升用戶體驗性。

對於緩存的使用有以下一些註意點：

• 緩存最適用於不常更改且生成成本很高的數據。
• 代碼應始終具有回退選項，以提取數據，而不依賴於可用的緩存值。
  我們應該以從不依賴於緩存數據的方式編寫和測試應用。緩存是會失效的，我們在進行應用開發時應該考慮到緩存失效的情況，提供緩存失效時按照正常邏輯獲取相關數據的方式。
• 緩存使用短缺資源：記憶體。 我們應該限制緩存增長：
  • 不要將外部輸入插入到緩存中。 例如，不建議使用用戶提供的任意輸入作為緩存鍵，因為輸入可能會消耗不可預測的記憶體量。
  • 使用過期限制緩存增長。
  • 應當限制緩存的大小，避免緩存過度增長

軟體開發中對緩存的使用一般有兩種情況，一種是記憶體緩存，一種是分散式緩存。

2. NET Core 的記憶體緩存

記憶體緩存是最簡單的一種緩存方式，就是使用應用所在的伺服器的記憶體來保存一些數據副本，利用記憶體讀寫比磁碟、網路請求快的特點來提供應用性能。記憶體緩存一般應用於單機應用，一旦應用重啟，記憶體緩存中的數據就會丟失。

如果是在伺服器場（多個伺服器）中運行的應用使用記憶體緩存，應確保在使用記憶體中緩存時會話是粘滯的。 粘滯會話可確保來自客戶端的請求都轉到同一伺服器。

2. 1 記憶體緩存啟用

.NET Core 框架下對於記憶體緩存的使用是通過 IMemoryCache ，可以通過將其註冊到容器中，之後在需要的地方註入使用。對於大多數應用，在 Program.cs 中調用許多其他 Add{Service} 方法可以啟用 IMemoryCache，例如 AddMvc、AddControllersWithViews、AddRazorPages、AddMvcCore().AddRazorViewEngine 等 。

如果應用中沒有使用到上述的這些方法，我們也可以自行引入 Microsoft.Extensions.Caching.Memory Nuget 包，通過 AddMemoryCache 方法啟動記憶體緩存。為了方便演示，以下示例使用 .NET 6 控制台應用。

using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Hosting;

Host.CreateDefaultBuilder(args)
	.ConfigureServices(services =>
	{
		services.AddMemoryCache();
	})
	.Build().Run();

2. 2 記憶體緩存基本用法

記憶體緩存的使用，只需要將 IMemoryCache 服務註入到類中進行使用即可。我們可以通過 TryGetValue 方法嘗試從緩存中獲取數據，通過 Set 方法向緩存中添加數據。

public interface ICacheService
{
	public void PrintDateTimeNow();
}

public class CacheService : ICacheService
{
	public const string CacheKey = "CacheTime";
	private readonly IMemoryCache _cache;
	public CacheService(IMemoryCache memoryCache)
	{
		_cache = memoryCache;
	}

	public void PrintDateTimeNow()
	{
		var time = DateTime.Now;
		if(!_cache.TryGetValue(CacheKey, out DateTime cacheValue))
		{
			cacheValue = time;
			_cache.Set(CacheKey, cacheValue);
		}
		time = cacheValue;

		Console.WriteLine("緩存時間：" + time.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
		Console.WriteLine("當前時間：" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
	}
}

using CacheSample;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Hosting;

var host = Host.CreateDefaultBuilder(args)
	.ConfigureServices(services =>
	{
		services.AddMemoryCache();
		services.AddTransient<ICacheService, CacheService>();
	})
	.Build();

var service = host.Services.GetRequiredService<ICacheService>();
service.PrintDateTimeNow();

Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(2)).Wait();

service.PrintDateTimeNow();

host.Run();

通過控制台列印結果，可以看到，當前時間已經改變，但是緩存的時間是之前的數據。

緩存系統將緩存項存儲為鍵值對，記憶體緩存中鍵和值都可以是任意類型，不過一般情況下我們會將字元串作為鍵。之後會講到的分散式緩存中，則要求值必須是 byte[] 類型。

除此之外，還可以通過 GetOrCreate 或 GetOrCreateAsync 將獲取和添加的操作結合。

public class CacheService : ICacheService
{
	public const string CacheKey = "CacheTime";
	private readonly IMemoryCache _cache;
	public CacheService(IMemoryCache memoryCache)
	{
		_cache = memoryCache;
	}

	public void PrintDateTimeNow()
	{
		//var time = DateTime.Now;
		//if(!_cache.TryGetValue(CacheKey, out DateTime cacheValue))
		//{
		//    cacheValue = time;
		//    _cache.Set(CacheKey, cacheValue);
		//}
		//time = cacheValue;

		var time = _cache.GetOrCreate(CacheKey, cacheEntry =>
		{
			return DateTime.Now;
		});

		Console.WriteLine("緩存時間：" + time.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
		Console.WriteLine("當前時間：" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
	}
}

除了 TryGetValue 方法外，如果你確定緩存中一定存在相應的數據，還可以通過 Get 方法獲取數據，Get 方法支持泛型，可以直接進行類型轉換，但是如果緩存中不存在該緩存項，則會返回對應類型的預設值。

var timeCache = _cache.Get<DateTime>(CacheKey);![image]

2.3 緩存過期設置

一般情況下，我們會對緩存數據設置過期時間，一個是為將一些長期未被訪問的緩存條目移除，避免緩存過度增長，一方面是為了更新數據，避免長時間的數據副本和源數據不一致。

.NET Core 下記憶體緩存的過期時間設置可以通過以下的方式：

(1) 通過 Set 方法設置

var time = DateTime.Now;
if (!_cache.TryGetValue(CacheKey, out DateTime cacheValue))
{
	cacheValue = time;
	// 設置絕對過期時間
	// 兩種實現的功能是一樣的，只是時間設置的方式不同而已
	// 傳入的是 AbsoluteExpirationRelativeToNow, 相對當前的絕對過期時間，傳入時間差，會根據當前時間算出絕對過期時間
	_cache.Set(CacheKey, cacheValue, TimeSpan.FromSeconds(2));
	// 傳入的是 AbsoluteExpiration，絕對過期時間，傳入一個DateTimeOffset對象，需要明確的指定具體的時間
	// _cache.Set(CacheKey, cacheValue, DateTimeOffset.Now.AddSeconds(2));
}
time = cacheValue;

調整一下入口文件的代碼，如下：

var service = host.Services.GetRequiredService<ICacheService>();
service.PrintDateTimeNow();

Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(1)).Wait();
service.PrintDateTimeNow();

Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(2)).Wait();
service.PrintDateTimeNow();

可以看到，在第二次輸出的時候，緩存沒過期，時間是不變的，第三次的時候緩存過期了，時間改變了。

對於緩存過期時間的設置，除了絕對過期時間，還有緩動過期時間。滑動過期時間是指，如果在規定的過期時間內緩存有被再一次調用，過期時間就會重新更新，從頭開始計算，每次被調用都會重新開始。

Set 方法沒有直接的參數設置滑動過期時間，只能通過 MemoryCacheEntryOptions 對象設置，當然相對過期時間等其他配置也可以通過該對象設置。

var memoryCacheEntryOption = new MemoryCacheEntryOptions();
// 滑動過期時間是一個相對時間
memoryCacheEntryOption.SlidingExpiration = TimeSpan.FromSeconds(3);
_cache.Set(CacheKey, cacheValue, memoryCacheEntryOption);

可以看到，緩存時間一直沒有變，因為雖然三次輸出時間加起來超過了三秒，但是三次輸出之間的間隔都沒有超過3秒，而每調用一次緩存都會刷新超時時間，所以緩存一直沒有過期。

(2) 通過 CreateEntry 方法設置

var time = DateTime.Now;
if (!_cache.TryGetValue(CacheKey, out DateTime cacheValue))
{
	cacheValue = time;
	var entry = _cache.CreateEntry(CacheKey);
	// 設置絕對過期時間
	// 兩種實現的功能是一樣的，只是時間設置的方式不同而已
	// 傳入的是 AbsoluteExpirationRelativeToNow, 相對當前的絕對過期時間，傳入時間差，會根據當前時間算出絕對過期時間
	entry.AbsoluteExpirationRelativeToNow = TimeSpan.FromSeconds(2);
	// 傳入的是 AbsoluteExpiration，絕對過期時間，傳入一個DateTimeOffset對象，需要明確的指定具體的時間
	entry.AbsoluteExpiration = DateTimeOffset.Now.AddSeconds(2);
	entry.Value = cacheValue;
}
time = cacheValue;

(3) 通過 GetOrCreate 或 GetOrCreateAsync 方法設置

var time = _cache.GetOrCreate(CacheKey, cacheEntry =>
{
	// 兩種實現的功能是一樣的，只是時間設置的方式不同而已
	// 相對當前的絕對過期時間，傳入時間差，會根據當前時間算出絕對過期時間
	cacheEntry.AbsoluteExpirationRelativeToNow = TimeSpan.FromSeconds(3);
	// 絕對過期時間，傳入一個DateTimeOffset對象，需要明確的指定具體的時間
	// cacheEntry.AbsoluteExpiration = DateTimeOffset.Now.AddSeconds(2);
	// 滑動過期時間是一個相對時間
	cacheEntry.SlidingExpiration = TimeSpan.FromSeconds(3);
	return DateTime.Now;
});

GetOrCreate 或 GetOrCreateAsync 方法的回調參數其實就是實現了 ICacheEntry 介面的對象。

這裡同時設置了絕對過期時間和滑動過期時間，對於一個緩存項，僅具有滑動過期時間的緩存項集有永不過期的風險。 如果在滑動過期間隔內重覆訪問緩存項，則該項永遠不會過期。 將滑動過期與絕對過期相結合，以確保項目過期。 絕對過期時間設置一個上限，即在滑動過期間隔內未請求該項時，仍允許該項提前過期的時間。 如果經過了可調到期間隔或絕對到期時間，則會從緩存中逐出項。

可以看到輸出結果如下：

第三次調用的時候，時間改變了，這是因為輸入滑動過期時間一直在更新，但是絕對過期時間超過了，所以緩存失效了。

這一篇就先到這裡，後面還有內容，但是考慮到如果全塞在一篇裡面的話，這篇文章就太長了，大家的閱讀體驗會不大好，所以就拆成兩篇了。

參考文章：
ASP.NET Core 中的記憶體中緩存

ASP.NET Core 系列：

目錄：ASP.NET Core 系列總結
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