Asp.Net Core 缓存的使用（译）

原文：http://www.binaryintellect.net/articles/a7d9edfd-1f86-45f8-a668-64cc86d8e248.aspx
环境：Visual Studio 2017, Asp.Net Core 1.1.

缓存机制主要是为了提高性能。在ASP.NET Web Forms 及 ASP.NET MVC中可以直接使用缓存对象（Caching object）缓存数据。这通常被称作“服务器端缓存”，是 Framework 的内置特性。虽然Asp.Net Core没有这样的缓存对象，但依然可以轻松的实现缓存功能。本文将对此进行介绍。

继续阅读之前，请先使用 Web Application 项目模板创建一个 Asp.net Core 的应用程序：

注：使用缓存功能，需通过NuGet安装“Microsoft.Extensions.Caching.Memory”扩展包。使用时引用：using Microsoft.Extensions.Caching.Memory;

1. 在Startup类中开启缓存功能

如前所述，Asp.Net Core 没有内建的缓存对象，因此不能在 Controller 中使用它们。在Asp.Net Core中要使用内存缓存，需要在 Startup 类中依赖注入（DI）内存缓存服务（in-memory caching service）。打开Startup 文件，修改 ConfigureServices() 方法如下：

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddMvc();
    services.AddMemoryCache();
}

AddMemoryCache() 方法将内存缓存功能加入到服务集合中。

2. 控制器中注入缓存对象

修改HomeController如下：

public class HomeController : Controller
{
    private IMemoryCache cache;

    public HomeController(IMemoryCache cache)
    {
        this.cache = cache;
    }
    ...
}

通过构造函数注入缓存对象，我们在控制器中就有了可用的缓存变量。

3. 使用Set()方法缓存一个对象

有了IMemoryCache 对象，你就可以非常方便读取或写入缓存数据。

public IActionResult Index()
{
    cache.Set<string>("timestamp", DateTime.Now.ToString());
    return View();
}

上面代码使用 IMemoryCache 的 Set<T>() 方法将一条记录加入到了缓存中。Set() 方法第一个参数为缓存名称，第二个参数为其值。

4. 使用Get()方法获取缓存

一旦您添加了缓存，就可以通过 Get() 方法来获取它们。

public IActionResult Show()
{
    string timestamp = cache.Get<string>("timestamp");
    return View("Show", timestamp);
}

上面代码演示了从缓存中获得数据，Get() 方法指定了缓存名和返回数据类型。

下面用于显示获得的缓存：

<h1>TimeStamp : @Model</h1>
<h2>@Html.ActionLink("Go back", "Index", "Home")</h2>

运行你的应用程序，打开 /Home/Index ，此时将生成了一个时间戳并存入缓存中。然后打开 /Home/Show 观察是否已从缓存中获得了时间戳数据。/Home/Show 页面会显示如下：

5. 使用TryGet()方法检查是否存在指定缓存项

上面示列中，每次访问 /Home/Index 都将生成一个新的时间戳并进行缓存，这是因为没有检查是否已存在同名的缓存项。有两种方式检测同名缓存项：

//first way
if (string.IsNullOrEmpty(cache.Get<string>("timestamp")))
{
    cache.Set<string>("timestamp", DateTime.Now.ToString());
}

//second way
if (!cache.TryGetValue<string>("timestamp", out string timestamp))
{
    cache.Set<string>("timestamp", DateTime.Now.ToString());
}

第一种方法仍然使用Get()方法，如未能获取到值，则返回 IsNullOrEmpty()。

第二种方法更加优雅一些，使用TryGet()方法获取值。TryGet()方法返回一个布尔值来表示缓存项是否存在，实际的缓存值将通过 out 参数获得。

6. 使用GetOrCreate()添加不存在的缓存项

你可能有这样的需求，缓存项如果存在则取出，如果不存在则创建。此时可以使用 GetOrCreate() 方法：

public IActionResult Show()
{
    string timestamp = cache.GetOrCreate<string>("timestamp", entry => {
        return DateTime.Now.ToString();
    });
    return View("Show", timestamp);
}

使用GetOrCreate() 方法检查timestamp是否存在，如果存在则直接赋值给本地变量，反之则创建一个新的缓存项。

现在直接访问/Home/Show页面，可以看到timestamp已显示。timestamp并没有通过/Home/Index赋值。

7. 设置缓存的决绝和滑动（sliding）期限

在之前的示列中，缓存数据会一直存在，直到调用Remove()方法。你也可以为缓存设置绝对期限和滑动期限。绝对期限就是为缓存设置一个明确的过期时间，滑动期限就是空闲多少时间之后移除缓存。

你可以通过 MemoryCacheEntryOptions对象设置缓存期限策略：

public IActionResult Index()
{
    //cache.Set<string>("timestamp", DateTime.Now.ToString());

    MemoryCacheEntryOptions options = new MemoryCacheEntryOptions();
    options.AbsoluteExpiration = DateTime.Now.AddMinutes();
    options.SlidingExpiration = TimeSpan.FromMinutes();
    cache.Set<string>("timestamp", DateTime.Now.ToString(), options);

    return View();
}

上面代码在Index() action中创建了MemoryCacheEntryOptions对象，并同时设置了一个绝对期限为1分钟与滑动期限为1分钟的策略。MemoryCacheEntryOptions对象作为Set()方法的第三个参数传递。

8. 定义移除缓存之后的回调函数

有时候你可能需要在缓存移除后获得通知。缓存被移除有以下2种原因，一是调用了Remove()方法，二是到期后自动移除。你可以通过设定回调函数获得移除缓存之后的通知：

public IActionResult Index()
{
    //cache.Set<string>("timestamp", DateTime.Now.ToString());

    MemoryCacheEntryOptions options = new MemoryCacheEntryOptions();
    options.AbsoluteExpiration = DateTime.Now.AddMinutes();
options.SlidingExpiration = TimeSpan.FromMinutes();
options.RegisterPostEvictionCallback(MyCallback, this);
    cache.Set<string>("timestamp", DateTime.Now.ToString(), options);

    return View();
} 

上面代码示例了通过RegisterPostEvictionCallback方法设定回调函数，在本例中回调函数名为MyCallback，第二个参数是你希望传递给回调函数的状态参数，本例我们将HomeController实例作为状态参数传递给回调函数。

回调函数方法如下：

private static void MyCallback(object key, object value, EvictionReason reason, object state)
{
    var message = $"Cache entry was removed : {reason}";
    ((HomeController)state).cache.Set("callbackMessage", message);
}

看看上面代码，MyCallback() 是一个在HomeController中的私有静态函数，有四个参数。前两个参数是被移除的缓存数据所对应的键/值，第三个参数表示移除的原因。EvictionReason是一个枚举类型，可能原因有过期、移除和替换。

在函数体中，我们仅定义了一个string类型的message表示移除原因。如果我们想要把这个message作为另一个缓存项，就需要访问HomeController的缓存对象，此时就要使用第四个参数state。使用state对象获得HomeController中的缓存，同时使用Set()方法设置了一个名为“callbackMessage”的缓存项。

callbackMessage可以在Show() action中获得：

public IActionResult Show()
{
    string timestamp = cache.Get<string>("timestamp");
    ViewData["callbackMessage"] = cache.Get<string>("callbackMessage");
    return View("Show", timestamp);
}

在Show页面呈现：

<h1>TimeStamp : @Model</h1>
<h3>@ViewData["callbackMessage"]</h3>
<h2>@Html.ActionLink("Go back", "Index", "Home")</h2>

测试回调方法，运行程序并访问/Home/Index页面，然后再访问/Home/Show页面，不断刷新Show页面直到缓存过期，页面会显示过期原因。

9. 缓存的优先级

和过期策略一样，缓存优先级同样使用MemoryCacheEntryOptions：

MemoryCacheEntryOptions options = new MemoryCacheEntryOptions();
options.Priority = CacheItemPriority.Normal;
cache.Set<string>("timestamp", DateTime.Now.ToString(), options);

CacheItemPriority枚举值有普通，高和永久保留。

10. 设置缓存之间的依赖关系

可以为缓存数据设置依赖关系，实现删除一个缓存项后，其依赖的缓存项同时被移除的功能。请按如下代码更新Index() action：

public IActionResult Index()
{
    var cts = new CancellationTokenSource();
    cache.Set("cts", cts);

    MemoryCacheEntryOptions options = new MemoryCacheEntryOptions();
    options.AddExpirationToken(new CancellationChangeToken(cts.Token));
    options.RegisterPostEvictionCallback(MyCallback, this);
    cache.Set<string>("timestamp",DateTime.Now.ToString(), options);

    cache.Set<string>("key1", "Hello World!",new CancellationChangeToken(cts.Token));
    cache.Set<string>("key2", "Hello Universe!",new CancellationChangeToken(cts.Token));

    return View();
}

注：通过NuGet安装“Microsoft.Extensions.Primitives”程序包，同时添加对System.Threading的引用。

上面代码首先创建了一个CancellationTokenSource对象，并将其设置成名为“cts”的缓存项。然后创建MemoryCacheEntryOptions对象，并使用AddExpirationToken()方法指定一个特殊的过期令牌（expiration token），这里我们暂不深究CancellationChangeToken。

expiration token允许你“过期”一个缓存项，如果令牌是“active”状态则保留缓存项，如果是“cancelled”则从缓存中移除。一旦缓存项被移除则调用MyCallback方法。代码接着创建了两个缓存项 key1和key2，创建时第三参数传递了一个使用cts对象初始化的CancellationChangeToken。

现在我们有了三个缓存项，timestamp是主缓存项，key1和key2依赖与timestamp。当timestamp被移除时，会同时移除key1和key2。移除timestamp需要取消它的令牌。

public IActionResult Remove()
{
    CancellationTokenSource cts = cache.Get<CancellationTokenSource>("cts");
    cts.Cancel();
    return RedirectToAction("Show");
}

我们从缓存中获得先前定义的CancellationTokenSource对象同时执行Cancel()方法，timestamp移除的同时key1与key2也一并移除了。

测试一下上面代码，运行程序并访问/Home/Index页面，再访问/Home/Show页面，同时检查三个缓存项是否按预期显示。然后访问/Home/Remove，你将重新被导航到/Home/Show页面。当Remove() action被调用时，令牌被标记为取消，所有的值将被移除。Show页面将显示过期原因为“令牌过期”：