Django缓存机制详解：从配置到实战应用

一、缓存基础与环境准备

什么是缓存？

缓存是指保存计算密集型操作的结果，当再次需要该结果时直接从缓存中获取，而无需重新计算。在 Django 中，缓存可以应用于不同粒度：

• 整个网站缓存
• 特定视图缓存
• 页面片段缓存
• 任意 Python 对象缓存

安装Redis

Django 支持多种缓存后端，其中 Redis 因其高性能和丰富的特性成为常用选择。

• 安装Redis：过程略
• 安装 Redis 客户端

pip install redis

Redis 缓存配置

在 Django 项目的settings.py文件中，通过CACHES配置项设置 Redis 缓存后端。

• TIMEOUT：默认缓存超时时间（秒），默认为 300 秒（5 分钟）
• OPTIONS：传递给缓存后端的选项
• KEY_PREFIX：所有缓存键的前缀字符串
• VERSION：缓存键的默认版本号
• KEY_FUNCTION：定义缓存键生成规则的函数路径

CACHES = {
    "default": {
        "BACKEND": "django.core.cache.backends.redis.RedisCache",
        "LOCATION": "redis://password@127.0.0.1:6379",
        "OPTIONS": {
            "db": 0,
        },
        "KEY_PREFIX": "mars_framework",  # 缓存前缀
        "TIMEOUT": 60 * 60 * 12,  # 缓存过期时间，单位为秒
    }
}

二、缓存使用策略

站点缓存（不常用）

缓存整个站点是最简单的缓存方式，适用于内容不常变化的网站。配置方式如下（在settings.py的MIDDLEWARE中添加缓存中间件）

MIDDLEWARE = [
    'django.middleware.cache.UpdateCacheMiddleware',  # 放在最前面
    # 其他中间件...
    'django.middleware.cache.FetchFromCacheMiddleware',  # 放在最后面
]

视图缓存

针对特定视图进行缓存是更灵活的方式，适用于不同视图有不同更新频率的场景。

使用装饰器缓存视图

from django.views.decorators.cache import cache_page

@cache_page(60 * 15)  # 缓存15分钟
def my_view(request):
    # 视图逻辑...

视图缓存的特点

• 以 URL 为缓存键，不同 URL 指向同一视图会分别缓存
• 示例：/foo/1/和/foo/23/会被分别缓存

urlpatterns = [
    path("foo/<int:code>/", my_view),
]

自定义缓存前缀：可以为不同视图设置不同的缓存前缀

@cache_page(60 * 15, key_prefix="site1")
def my_view(request):
    ...

在 URLconf 中配置缓存

from django.views.decorators.cache import cache_page

urlpatterns = [
    path("foo/<int:code>/", cache_page(60 * 15)(my_view)),
]

三、缓存API详解

当需要更精细的缓存控制时，可以使用 Django 提供的缓存 API，直接操作缓存中的数据。

导入缓存模块

from django.core.cache import cache

基本操作

设置缓存

# 语法：cache.set(key, value, timeout=默认超时, version=None)
cache.set('my_key', 'hello, world!', 30)  # 缓存30秒

获取缓存

# 语法：cache.get(key, default=None, version=None)
value = cache.get('my_key')  # 获取缓存值，如果不存在返回None
value = cache.get('my_key', 'default_value')  # 指定默认值

新增缓存（仅当键不存在时）

# 如果键不存在则添加，返回布尔值表示是否成功
success = cache.add("add_key", "Initial value")

获取或设置缓存

# 如果键存在则获取，否则设置并返回默认值
value = cache.get_or_set("my_new_key", "my new value", 100)

删除缓存

# 删除指定键，返回布尔值表示是否成功
success = cache.delete("a")

更新缓存过期时间

# 为已有键设置新的过期时间
success = cache.touch("a", 10)  # 新超时时间10秒

四、缓存实战

场景说明

RBAC（Role-Based Access Control，基于角色的访问控制）是一种广泛使用的权限管理模型。在 Django+Vue 实现的后台管理系统中，一般采用RBAC权限策略。使用缓存机制，避免重复计算用户权限标识集合。

写入缓存

用户成功登录后，前端自动调用获取登录用户的权限信息接口，获取登录用户的权限信息，包括

• 用户基本信息 user
• 用户角色集合 roles
• 用户权限标识集合 permissions
• 用户树状菜单集合 menus

将计算后的上述权限信息，写入Redis缓存。同时返回给前端，生成动态菜单。

@extend_schema(tags=["管理后台-system-认证"])
class AuthViewSet(viewsets.GenericViewSet):
    serializer_class = AuthLoginSerializer
    queryset = SystemUsers.objects.none()

    @extend_schema(summary="获取登录用户的权限信息")
    @action(methods=["get"], detail=False, url_path="get-permission-info")
    def get_permission_info(self, request, *args, **kwargs):
        """获取登录用户的权限信息"""
        user_id = request.user.id
        cache_key = f"system_users_{user_id}"
        user = SystemUsers.objects.prefetch_related("roles", "roles__menus").get(
            id=user_id
        )
        serializer = AuthPermissionInfoSerializer(user, context={"request": request})
        cache.set(cache_key, serializer.data, timeout=None)
        return CommonResponse.success(data=serializer.data)

读取缓存

用户执行某个API接口时，会进行权限判断。后端权限判断时，会从缓存中读取当前请求用户的权限标识集合，然后对比本次请求的权限标识（如 "system:post:query"）。如果包含在集合中，则返回true，否则返回false。

点击查看RBAC权限原理

删除缓存

当用户退出登录时，删除用户的缓存信息

    @extend_schema(summary="登出系统")
    @action(
        methods=["post"],
        detail=False,
        url_path="logout",
        permission_classes=[AllowAny],
    )
    def logout(self, request, *args, **kwargs):
        """登出系统"""
        cache.delete(f"system_users_{request.user.id}")  # 清空用户Redis
        # ...

点击查看完整代码

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