ASP.NET性能优化之构建自定义文件缓存

ASP.NET的输出缓存（即静态HTML）在.NET4.0前一直是基于内存的。这意味着如果我们的站点含有大量的缓存，则很容易消耗掉本机内存。现在，借助于.NET4.0中的OutputCacheProvider，我们可以有多种选择创建自己的缓存。如，我们可以把HTML输出缓存存储到memcached分布式集群服务器，或者MongoDB中（一种常用的面向文档数据库，不妨阅读本篇http://msdn.microsoft.com/zh-cn/magazine/gg650661.aspx）。当然，我们也可以把缓存作为文件存储到硬盘上，考虑到可扩展性，这是一种最廉价的做法，本文就是介绍如果构建自定义文件缓存。

1：OutputCacheProvider

OutputCacheProvider是一个抽象基类，我们需要override其中的四个方法，它们分别是：

Add 方法，将指定项插入输出缓存中。

Get 方法，返回对输出缓存中指定项的引用。

Remove 方法，从输出缓存中移除指定项。

Set 方法，将指定项插入输出缓存中，如果该项已缓存，则覆盖该项。

2：创建自己的文件缓存处理类

该类型为FileCacheProvider，代码如下：

    public class FileCacheProvider : OutputCacheProvider
    {
        private static readonly ILog log = LogManager.GetLogger(System.Reflection.MethodBase.GetCurrentMethod().DeclaringType);

        public override void Initialize(string name, NameValueCollection attributes)
        {
            base.Initialize(name, attributes);
            CachePath = HttpContext.Current.Server.MapPath(attributes["cachePath"]);
        }

        public override object Add(string key, object entry, DateTime utcExpiry)
        {
            Object obj = Get(key);
            if (obj != null)    //这一步很重要
            {
                return obj;
            }
            Set(key,entry,utcExpiry);
            return entry;
        }

        public override object Get(string key)
        {
            string path = ConvertKeyToPath(key);
            if (!File.Exists(path))
            {
                return null;
            }
            CacheItem item = null;
            using (FileStream file = File.OpenRead(path))
            {
                var formatter = new BinaryFormatter();
                item = (CacheItem)formatter.Deserialize(file);
            }

            if (item.ExpiryDate <= DateTime.Now.ToUniversalTime())
            {
                log.Info(item.ExpiryDate + "*" + key);
                Remove(key);
                return null;
            }
            return item.Item;
        }


        public override void Set(string key, object entry, DateTime utcExpiry)
        {
            CacheItem item = new CacheItem(entry, utcExpiry);
            string path = ConvertKeyToPath(key);
            using (FileStream file = File.OpenWrite(path))
            {
                BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();
                formatter.Serialize(file, item);
            }
        }
        
        public override void Remove(string key)
        {
            string path = ConvertKeyToPath(key);
            if (File.Exists(path))
                File.Delete(path);
        }

        public string CachePath
        {
            get;
            set;
        }

        private string ConvertKeyToPath(string key)
        {
            string file = key.Replace('/', '-');
            file += ".txt";
            return Path.Combine(CachePath, file);
        }
    }

    [Serializable]
    public class CacheItem
    {
        public DateTime ExpiryDate;
        public object Item;

        public CacheItem(object entry, DateTime utcExpiry)
        {
            Item = entry;
            ExpiryDate = utcExpiry;
        }
    }

有两个地方需要特别说明：

在Add方法中，有一个条件判断，必须做出这样的处理，否则缓存机制将会缓存第一次的结果，过了有效期后缓存讲失效并不再重建；

在示例程序中，我们简单的将缓存放到了Cache目录下，在实际的项目实践中，考虑到缓存的页面将是成千上万的，所以我们必须要做目录分级，否则寻找并读取缓存文件将会成为效率瓶颈，这会耗尽CPU。

3：配置文件

我们需要在Web.config中配置缓存处理程序是自定义的FileCacheProvider，即在  <system.web>下添加节点：

    <caching>
      <outputCache defaultProvider="FileCache">
        <providers>
          <add name="FileCache" type="MvcApplication2.Common.FileCacheProvider" cachePath="~/Cache" />
        </providers>
      </outputCache>
    </caching>

4：缓存的使用

我们假设在MVC的控制中使用（如果要在ASP.NET页面中使用，则在页面中包含<%@OutputCache VaryByParam="none"  Duration="10" %>），可以看到，Index是未进行输出缓存的，而Index2进行了输出缓存，缓存时间为10秒。

    public class HomeController : Controller
    {
        private static readonly ILog log = LogManager.GetLogger(System.Reflection.MethodBase.GetCurrentMethod().DeclaringType);
        static string s_conn = "Data Source=192.168.0.77;Initial Catalog=luminjidb;User Id=sa;Password=sa;";
        public ActionResult Index()
        {
            using (DataSet ds = Common.SqlHelper.ExecuteDataset(s_conn, CommandType.Text, "select top 1* from NameTb a, DepTb b where a.DepID = b.ID ORDER BY NEWID()"))
            {
                ViewBag.Message = ds.Tables[0].Rows[0]["name"].ToString();
            }
            return View();
        }

        [OutputCache(Duration = 10, VaryByParam = "none")]
        public ActionResult Index2()
        {
            using (DataSet ds = Common.SqlHelper.ExecuteDataset(s_conn, CommandType.Text, "select top 1* from NameTb a, DepTb b where a.DepID = b.ID ORDER BY NEWID()"))
            {
                ViewBag.Message = ds.Tables[0].Rows[0]["name"].ToString();
            }
            return View();
        }
    }

5：查看下效果

上面的代码，在访问了Index2后，将会在Cache文件夹下产生缓存文件，如下：

现在，我们开始评价下有输出缓存和无输出缓存的性能对比，模拟100个用户并发1000次请求如下：

可以看到，有输出缓存后，吞吐率明显提高了10倍。

6：代码下载

FileCacheProvider的原始代码来自于网络，我修改了其中的BUG，全部代码下载如下：MvcApplication20110907.rar