盡管緩存管理在Windows應(yīng)用程序中已經(jīng)不再是個(gè)問(wèn)題，但在web環(huán)境下依然是個(gè)挑戰(zhàn)。因?yàn)镠TTP是一個(gè)無(wú)狀態(tài)的協(xié)議并且web服務(wù)無(wú)法識(shí)別不同請(qǐng)求的用戶。識(shí)別不同的請(qǐng)求究竟是哪個(gè)特定用戶發(fā)出的，并且存儲(chǔ)這些信息以便它在以后請(qǐng)求中能被重新使用，對(duì)我們來(lái)說(shuō)非常重要。ASP.NET提供了很多特性用來(lái)在客戶端和服務(wù)器端存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，但是有時(shí)我們會(huì)對(duì)“我們什么時(shí)候使用它們（哪個(gè)）”感到疑惑。在ASP.NET中，我們會(huì)遇到像Session，Application以及Cache這些對(duì)象，為了有效地在web應(yīng)用中有效地使用它們，理解他們之間的不同對(duì)我們來(lái)說(shuō)非常重要。

背景

在這篇文章中，我將談到在ASP.NET中不同的緩存管理方法。在web應(yīng)用中，有時(shí)需要在服務(wù)端存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以避免從數(shù)據(jù)庫(kù)檢索數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)格式化邏輯所需的開銷來(lái)提高性能，同時(shí)在接下來(lái)的請(qǐng)求中我們可以跨用戶、跨應(yīng)用、跨機(jī)器地重用同樣的數(shù)據(jù)。所以，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的我們需要在服務(wù)端緩存數(shù)據(jù)。

緩存幫我們?cè)?個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了提高服務(wù)質(zhì)量

•性能（Performance）-通過(guò)減少檢索數(shù)據(jù)和格式化操作開銷，緩存提高了應(yīng)用程序的性能。
•可伸縮性（Scalability）-由于緩存減少了檢索數(shù)據(jù)和格式化操作的開銷，它降低了服務(wù)端的負(fù)載，因而提高了應(yīng)用程序的可伸縮性。
•可用性（Availability）-由于應(yīng)用程序從緩存中讀取數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序可以在其它系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫(kù)連接失敗時(shí)繼續(xù)運(yùn)行。
不同方法

在web應(yīng)用中，我們可以在服務(wù)端和客戶端緩存數(shù)據(jù)、頁(yè)面等。我們分別來(lái)看一下在服務(wù)端和客戶端緩存。

服務(wù)端緩存管理

ASP.NET Session state

Session用來(lái)緩存每個(gè)用戶的信息。這意味著這些數(shù)據(jù)是不能跨用戶共享的，它只限定了創(chuàng)建這個(gè)會(huì)話（Session）的用戶來(lái)使用它。ASP.NET中Session就是用來(lái)區(qū)分用戶的。

Session能用三種方式來(lái)托管：

•進(jìn)程內(nèi)（Inproc）-會(huì)話狀態(tài)存儲(chǔ)在aspnet_wp.exe進(jìn)程中。當(dāng)應(yīng)用程序域回收時(shí)Session數(shù)據(jù)會(huì)丟失。
•狀態(tài)服務(wù)器（StateServer）-會(huì)話狀態(tài)存儲(chǔ)在不同的進(jìn)程內(nèi)，可以在不同的機(jī)器上。因?yàn)樗梢源鎯?chǔ)在不同的機(jī)器上，所以這個(gè)選項(xiàng)支持網(wǎng)站群。
•Sql數(shù)據(jù)庫(kù)（SQLServer）-會(huì)話狀態(tài)存儲(chǔ)在SqlServer數(shù)據(jù)庫(kù)中，這個(gè)選項(xiàng)也支持網(wǎng)站群。
對(duì)于狀態(tài)服務(wù)器和Sql數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)，這兩者都需要對(duì)緩存的對(duì)象進(jìn)行序列化，因?yàn)橐彺娴臄?shù)據(jù)是要緩存到應(yīng)用程序進(jìn)程之外的。這兩種方式都會(huì)影響性能因?yàn)閿?shù)據(jù)檢索與存儲(chǔ)需要話費(fèi)更多時(shí)間相對(duì)進(jìn)程內(nèi)緩存來(lái)說(shuō)。所以要根據(jù)具體需要以確定使用哪種緩存方式。

下面示例代碼展示了如何使用Session

 ASP.NET提供了一個(gè)叫Application的對(duì)象用來(lái)存儲(chǔ)所有用戶都可以訪問(wèn)的數(shù)據(jù)。這個(gè)對(duì)象的生命周期與應(yīng)用程序的生命周期一樣，當(dāng)應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)這個(gè)對(duì)象會(huì)被重新創(chuàng)建。與Session對(duì)象不同，Application對(duì)象可以被所有用戶請(qǐng)求，因?yàn)檫@個(gè)對(duì)象是在應(yīng)用程序域中創(chuàng)建和管理的，因而它也是不能在Web網(wǎng)站群中使用的。Application對(duì)象非常適合存儲(chǔ)應(yīng)用程序元數(shù)據(jù)（Config file data），這種數(shù)據(jù)可以被裝載到Application對(duì)象中并且在整個(gè)應(yīng)用程序周期中每個(gè)用戶請(qǐng)求都可以訪問(wèn)其中的對(duì)象而不用重新裝載。但是如果有這樣的需求：在應(yīng)用程序運(yùn)行中無(wú)論什么時(shí)候?qū)onfig文件做了修改緩存數(shù)據(jù)必需失效，這時(shí)Application方式就不能提供這樣的支持了。在這種情況下，就要考慮cache對(duì)象了，下面介紹cache對(duì)象的使用。

ASP.NET cache object

ASP.NET cache object是我最喜歡的緩存機(jī)制，這是為什么我在這里要多說(shuō)一些的原因。ASP.NET提供了一個(gè)鍵-值對(duì)（key-value pair）對(duì)象--cache對(duì)象，它可以在system.web.caching名稱空間中得到。它的范圍是應(yīng)用程序域，生命周期和應(yīng)用程序生命周期一致。與Session對(duì)象不同，它是可以被不同用戶來(lái)訪問(wèn)的。

盡管Application和Cache對(duì)象非常相似，主要區(qū)別在于Cache對(duì)象有擁有更多的特性，像過(guò)期策略、緩存依賴。它意味著數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩存對(duì)象可以根據(jù)預(yù)定義時(shí)間或它依賴的實(shí)體變化時(shí)過(guò)期或清楚，而這個(gè)特性Application對(duì)象是不支持的。

讓我們來(lái)討論下它支持的過(guò)期策略和緩存的依賴吧。

依賴

依賴意味著緩存的對(duì)象會(huì)被清除當(dāng)依賴的實(shí)體發(fā)生變化時(shí)。所以可以定義一個(gè)依賴關(guān)系當(dāng)依賴的對(duì)象發(fā)生變化時(shí)清除對(duì)應(yīng)緩存對(duì)象。ASP.NET支持了兩種依賴對(duì)象。

•文件依賴（File Dependency）-它提供了這樣一種機(jī)制，當(dāng)磁盤文件無(wú)論何時(shí)發(fā)生變化時(shí)自動(dòng)清除緩存對(duì)象。舉例來(lái)說(shuō)，我的應(yīng)用程序使用XML存儲(chǔ)錯(cuò)誤信息（錯(cuò)誤號(hào)和錯(cuò)誤消息的映射），用錯(cuò)誤號(hào)來(lái)檢索錯(cuò)誤消息。每次當(dāng)我想讀取錯(cuò)誤消息的時(shí)候，我不是每次都從磁盤去讀取，而是當(dāng)應(yīng)用啟動(dòng)的時(shí)候?qū)⑵浞诺紺ache緩存里以便以后檢索的時(shí)候再用。在程序運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)我添加新的錯(cuò)誤信息或者修改已有的錯(cuò)誤信息時(shí)，會(huì)發(fā)生什么情況呢？我需要停止程序運(yùn)行去修改這些信息嗎？根本不用，當(dāng)做這樣修改的時(shí)候，Cache緩存中的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)失效，這就是文件緩存依賴。
下面例子顯示了如何使用文件緩存來(lái)使Cache緩存失效的。所以，無(wú)論任何時(shí)候?qū)rror.xml文件作出修改時(shí)，緩存條目都會(huì)自動(dòng)失效。

過(guò)期策略定義了如何以及何時(shí)讓緩存的對(duì)象過(guò)期的。

•基于時(shí)間的過(guò)期（Time based expiration）-基于時(shí)間的過(guò)期提供了讓用戶為緩存對(duì)象預(yù)定義過(guò)期的時(shí)間。這個(gè)預(yù)定義時(shí)間可以是一個(gè)絕對(duì)時(shí)間如到2005年10月31號(hào)12點(diǎn)，或者相對(duì)時(shí)間，相對(duì)于緩存對(duì)象的存入時(shí)間。

上面的例子描述了如何清除緩存對(duì)象，但有時(shí)我們需要知道什么時(shí)候?qū)ο髲木彺嬷星宄?。可以，我們通過(guò)使用回調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在上面錯(cuò)誤信息的例子中，無(wú)論任何時(shí)候error.xml發(fā)生變化時(shí)，緩存的對(duì)象就會(huì)被清除。假設(shè)我們想要更新緩存與最新的錯(cuò)誤消息。何時(shí)從緩存中清除對(duì)象，我們可以使用回調(diào)（Callback）來(lái)做進(jìn)一步處理（重新加載對(duì)象到緩存中）。

下面例子顯示了如何在緩存過(guò)期時(shí)使用回調(diào)的場(chǎng)景。

.NET Remoting

你也許會(huì)想.NET remoting如何用于數(shù)據(jù)緩存?當(dāng)我第一次聽到這個(gè)問(wèn)題時(shí)，這個(gè)問(wèn)題就進(jìn)到了我的腦海中。正如你所知道的.NET Remoting通過(guò)單例把對(duì)象共享給各個(gè)客戶端，所以使用單例的對(duì)象可以用來(lái)緩存數(shù)據(jù)以共享數(shù)據(jù)給各個(gè)不同的客戶端。因?yàn)?NET Remoting可以運(yùn)行在進(jìn)程和機(jī)器之外，當(dāng)我們想要緩存對(duì)象并且跨服務(wù)、跨用戶、尤其是用在網(wǎng)站群時(shí)，這個(gè)特性非常有用。這種方法我們可以將數(shù)據(jù)緩存到單例對(duì)象的數(shù)據(jù)成員里并且提供方法去讀取和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。當(dāng)我們實(shí)現(xiàn)這種方法時(shí)，我們必須確保緩存的remoting對(duì)象不被垃圾回收器清除了。因而我們必須設(shè)置Remoting對(duì)象的緩存永不過(guò)期以至永遠(yuǎn)不會(huì)超時(shí)。我們可以重寫InitializeLifetimeService和MarshalByRefObject方法使它們返回Null。但是這樣做的主要問(wèn)題是性能，通過(guò)分析使用這種方法比其它方法的性能都差。不管怎樣，應(yīng)該由設(shè)計(jì)師或開發(fā)者根據(jù)具體需求選擇出最合適的方法。

內(nèi)存映射文件（Memory-Mapping files）

大家都知道內(nèi)存映射文件是什么，它基于映射到物理磁盤上的文件到應(yīng)用程序存儲(chǔ)空間的一個(gè)特定的地址范圍。這種方式允許不同的進(jìn)程使用相同的數(shù)據(jù)從而增加應(yīng)用程序的性能。因?yàn)槭褂脙?nèi)存映射文件在ASP.NET應(yīng)用中并不流行，我個(gè)人也不建議使用這種方法因?yàn)樗黾恿顺绦虻膹?fù)雜性，并且.NET Framework也不支持這樣。但是如果有人喜歡使用這種方法的話，他必須為他們的需求開發(fā)出自定義的解決方案。

靜態(tài)變量（Static variables）

我們可以使用靜態(tài)變量來(lái)存儲(chǔ)全局的數(shù)據(jù)或?qū)ο?，以便在整個(gè)應(yīng)用程序生命周期來(lái)訪問(wèn)它。同樣地，我們也可以使用靜態(tài)對(duì)象來(lái)緩存數(shù)據(jù)，并且可以提供方法來(lái)從緩存中檢索和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。因?yàn)殪o態(tài)對(duì)象存儲(chǔ)在進(jìn)程中，性能非?？?。但是用靜態(tài)變量實(shí)現(xiàn)過(guò)期策略和緩存依賴是非常復(fù)雜的，我還是比較喜歡使用Cache相比用靜態(tài)變量。另一個(gè)問(wèn)題是用戶自定義緩存對(duì)象必須是線程安全的，所以實(shí)現(xiàn)它必須特別小心。

自定義靜態(tài)緩存可以用下面方法實(shí)現(xiàn)：

我們可以使用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)跨用戶、跨機(jī)器的數(shù)據(jù)共享。當(dāng)我們想要緩存非常大的數(shù)據(jù)對(duì)象時(shí)，這是一種非常好的方式。使用這種方式來(lái)存儲(chǔ)小的數(shù)據(jù)是得不償失的（性能低），用于存儲(chǔ)少量數(shù)據(jù)可以尋找其它進(jìn)程內(nèi)的緩存機(jī)制。存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中的緩存數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)序列化成XML來(lái)方便存儲(chǔ)和檢索，在.NET Framework中我們也可以使用其它類型的序列化格式。

頁(yè)面輸出緩存（ASP.NET page output caching)

有時(shí)，我們的web應(yīng)用程序在一定的時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)于某些頁(yè)面來(lái)說(shuō)是不會(huì)變化的，例如HR站點(diǎn)中，員工工資信息不會(huì)頻繁地變動(dòng)，它們?cè)谝粋€(gè)月一般只變動(dòng)一次。一般來(lái)說(shuō)都是在一個(gè)月的第一天發(fā)生變化。所以，對(duì)特定的員工來(lái)說(shuō)，一個(gè)月中這個(gè)員工的頁(yè)面內(nèi)容是不會(huì)變化的。所以，把這些頁(yè)面在服務(wù)器上緩存起來(lái)以避免每次請(qǐng)求重新計(jì)算的過(guò)程，這真是個(gè)不錯(cuò)的主意。為了達(dá)到這個(gè)目的，.NET為我們提供了在服務(wù)端指定特定時(shí)間緩存輸出頁(yè)面的特性；它也提供了緩存頁(yè)面片段的特性。在這兒我不再詳細(xì)去描述這種緩存方法了，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)上有很多關(guān)于這方面的詳細(xì)介紹。這是一個(gè)非常長(zhǎng)的部分如果我們現(xiàn)在討論它，我計(jì)劃在其它章節(jié)去討論它。

我們來(lái)對(duì)比一下我們所討論的這些緩存：