.NET Core应用中使用分布式缓存及内存缓存

.NET Core针对缓存提供了很好的支持 ，我们不仅可以选择将数据缓存在应用进程自身的内存中，还可以采用分布式的形式将缓存数据存储在一个“中心数据库”中。对于分布式缓存，.NET Core提供了针对Redis和SQL Server的原生支持。除了这个独立的缓存系统之外，ASP.NET Core还借助一个中间件实现了“响应缓存”，它会按照HTTP缓存规范对整个响应实施缓存。ASP.NET Core 支持多种不同的缓存。

常见缓存响应的四种方式

1、内存缓存

　　顾名思义,缓存在内存中,生命周期默认伴随应用程序

2、响应缓存

　　响应缓存可减少客户端或代理到 web 服务器发出的请求数。 响应缓存还减少了工作的 web 服务器执行以生成响应。 响应缓存控制标头，指定要如何客户端、 代理和响应缓存中间件。

3、响应缓存中间件

　　Microsoft.AspNetCore.ResponseCaching 包中的ResponseCaching

4、分布式缓存

　　比较常用的是基于Redis和数据库的分布式缓存。

在这里我们重点说说内存缓存和分布式缓存。

如果你看到这段文字，说明您正使用RSS阅读或转自《一棵树-博客园》，原文地址：https://www.cnblogs.com/atree/p/netcore-Distributed-Cache.html 

将数据缓存在内存中-内存缓存

与针对数据库和远程服务调用这种IO操作来说，应用针对内存的访问性能将提供不止一个数量级的提升，所以将数据直接缓存在应用进程的内容中自然具有最佳的性能优势。与基于内存的缓存相关的应用编程接口定义在NuGet包“Microsoft.Extensions.Caching.Memory”中，具体的缓存实现在一个名为MemoryCache的服务对象中，后者是我们对所有实现了IMemoryCache接口的所有类型以及对应对象的统称。由于是将缓存对象直接置于内存之中，中间并不涉及持久化存储的问题，自然也就无需考虑针对缓存对象的序列化问题，所以这种内存模式支持任意类型的缓存对象。

针对缓存的操作不外乎对缓存数据的存与取，这两个基本的操作都由上面介绍的这个MemoryCache对象来完成。如果我们在一个ASP.NET Core应用对MemoryCache服务在启动时做了注册，我们就可以在任何地方获取该服务对象设置和获取缓存数据，所以针对缓存的编程是非常简单的。不想看这些，直接看案例。

static void Main (string[] args) 
{
    MemoryCache memoryCache = new MemoryCache(new MemoryCacheOptions());
    memoryCache.Set("name", "tom");
    var value = memoryCache.Get("name");
    Console.WriteLine(value);

    Console.ReadKey();
}

 设置过期时间：

static void Main (string[] args) 
{
    MemoryCache memoryCache = new MemoryCache (new MemoryCacheOptions ());
    memoryCache.Set ("name", "jack", new MemoryCacheEntryOptions () {
        AbsoluteExpiration = DateTimeOffset.Now.AddSeconds (5) //设置为5秒后过期
    });
    while (true) {
        System.Threading.Thread.Sleep (1000);
        string value;
        if (!memoryCache.TryGetValue ("name", out value)) {
            value = "已过期";
        }
        Console.WriteLine (value);
    }
}

基于内存的缓存具有最高的性能，但是由于它实际上是将缓存数据存在承载ASP.NET Core应用的Web服务上，对于部署在集群式服务器中的应用会出现缓存数据不一致的情况。对于这种部署场景，我们需要将数据缓存在某一个独立的存储中心，以便让所有的Web服务器共享同一份缓存数据，我们将这种缓存形式称为“分布式缓存”。ASP.NET Core为分布式缓存提供了两种原生的存储形式，一种是基于NoSQL的Redis数据库，另一种则是微软自家关系型数据库SQL Server。

基于Redis的分布式缓存

Redis数目前较为流行NoSQL数据库，很多的编程平台都将它作为分布式缓存的首选，接下来我们来演示如何在一个ASP.NET Core应用中如何采用基于Redis的分布式缓存。考虑到一些人可能还没有体验过Redis，所以我们先来简单介绍一下如何安装Redis。Redis最简单的安装方式就是采用Chocolatey（https://chocolatey.org/） 命令行，后者是Windows平台下一款优秀的软件包管理工具（类似于NPM）。

采用PowerShell （要求版本在V3以上）命令行

iwr https://chocolatey.org/install.ps1 -UseBasicParsing | iex

或者普通CMD.exe命令行：

@powershell -NoProfile -ExecutionPolicy Bypass -Command "iex ((New-Object System.Net.WebClient).DownloadString('https://chocolatey.org/install.ps1'))" && SET "PATH=%PATH%;%ALLUSERSPROFILE%chocolateyin"

来安装Chocolatey。在确保Chocolatey 被本地正常安装情况下，我们可以执行执行如下的命令安装或者升级64位的Redis。

C:>choco install redis-64

C:>choco upgrade redis-64

Redis服务器的启动也很简单，我们只需要以命令行的形式执行redis-server命令即可。如果在执行该命名之后看到如下图所示的输出，则表示本地的Redis服务器被正常启动，输出的结果会指定服务器采用的网络监听端口。为了方便管理，可以下载安装：客户端工具：RedisDesktopManager。

针对Redis的分布式缓存实现在NuGet包“Microsoft.Extensions.Caching.Redis”之中，所以我们需要确保该NuGet包被正常安装。不论采用Redis、SQL Server还是其他的分布式存储方式，针对分布式缓存的操作都实现在DistributedCache这个服务对象向，该服务对应的接口为IDistributedCache。

IDistributedCache接口包含同步和异步方法。 接口允许在分布式缓存实现中添加、检索和删除项。 IDistributedCache接口包含以下方法：

Get、 GetAsync

采用字符串键并以byte[]形式检索缓存项（如果在缓存中找到）。

Set、SetAsync

使用字符串键向缓存添加项byte[]形式）。

Refresh、RefreshAsync

根据键刷新缓存中的项，并重置其可调过期超时值（如果有）。

Remove、RemoveAsync

根据键删除缓存项。

在项目启动Setup.cs中注册：Redis服务

public void ConfigureServices (IServiceCollection services) 
{
    //将Redis分布式缓存服务添加到服务中
    services.AddDistributedRedisCache (options => {
        //用于连接Redis的配置  Configuration.GetConnectionString("RedisConnectionString")读取配置信息的串
        options.Configuration = "localhost"; // Configuration.GetConnectionString("RedisConnectionString");
        //Redis实例名RedisDistributedCache
        options.InstanceName = "RedisDistributedCache";
    });
    services.AddMvc ();
}

实例对象，构造注入

private DistributedCache _Cache;

/// <summary>
///   构造注入
/// </summary>
/// <param name="Cache"></param>
public ValuesController (IDistributedCache Cache) {
    _Cache = new DistributedCache (Cache);
}

调用DistributedCache 类中的方法

[HttpGet ("{id}")]
public string Get (int id) {
    //添加
    bool booladd = _Cache.Add ("id", "sssss");
    //验证
    bool boolExists = _Cache.Exists ("id");
    //获取
    object obj = _Cache.Get ("id");
    //删除
    bool boolRemove = _Cache.Remove ("id");
    //修改
    bool boolModify = _Cache.Modify ("id", "ssssssss");

    return obj.ToString ();
}

基于SQL Server的分布式缓存

除了使用Redis这种主流的NoSQL数据库来支持分布式缓存，微软在设计分布式缓存时也没有忘记自家的关系型数据库采用SQL Server。针对SQL Server的分布式缓存实现在“Microsoft.Extensions.Caching.SqlServer”这个NuGet包中，我们先得确保该NuGet包被正常装到演示的应用中。

所谓的针对SQL Server的分布式缓存，实际上就是将标识缓存数据的字节数组存放在SQL Server数据库中某个具有固定结构的数据表中，因为我们得先来创建这么一个缓存表，该表可以借助一个名为sql-cache 的工具来创建。在执行sql-cache 工具创建缓存表之前，我们需要在project.json文件中按照如下的形式为这个工具添加相应的NuGet包“Microsoft.Extensions.Caching.SqlConfig.Tools”。

在 SqlServer 数据库引擎中创建一个数据库，命名为：TestDb,打开项目根目录，执行创建缓存数据表的操作，执行命令后如果输出信息：Table and index were created successfully. 表示缓存表创建成功.

dotnet sql-cache create "Server=.SQLEXPRESS;User=sa;Password=123456;Database=TestDb" dbo AspNetCoreCache

在 Startup.cs 中注册分布式缓存

public void ConfigureServices (IServiceCollection services) {
    services.AddDistributedSqlServerCache (options => {
        options.SystemClock = new BLL.LocalSystemClock ();
        options.ConnectionString = this.Configuration["ConnectionString"];
        options.SchemaName = "dbo";
        options.TableName = "AspNetCoreCache";
        options.DefaultSlidingExpiration = TimeSpan.FromMinutes (1);
        options.ExpiredItemsDeletionInterval = TimeSpan.FromMinutes (5);
    });
    ...
}

在控制器中使用分布式缓存

[Route ("api/Home")]
[ApiController]
public class HomeController : Controller {
    private IDistributedCache cache;
    public HomeController (IDistributedCache cache) {
        this.cache = cache;
    }

    [HttpGet ("Index")]
    public async Task<ActionResult<string>> SetTime () {
        var CurrentTime = DateTime.Now.ToString ();
        await this.cache.SetStringAsync ("CurrentTime", CurrentTime);
        return CurrentTime;
    }

    [HttpGet ("GetTime")]
    public async Task<ActionResult<string>> GetTime () {
        var CurrentTime = await this.cache.GetStringAsync ("CurrentTime");
        return CurrentTime;
    }
}

就这样，用起来挺方便的。