Django的缓存机制和信号量相关

缓存介绍

缓存的简介

　　在动态网站中,用户所有的请求,服务器都会去数据库中进行相应的增,删,查,改,渲染模板,执行业务逻辑,最后生成用户看到的页面.

　　当一个网站的用户访问量很大的时候,每一次的的后台操作,都会消耗很多的服务端资源,所以必须使用缓存来减轻后端服务器的压力.

　　缓存是将一些常用的数据保存内存或者memcache中,在一定的时间内有人来访问这些数据时,则不再去执行数据库及渲染等操作,而是直接从内存或memcache的缓存中去取得数据,然后返回给用户.

　　备注：Django提供的缓存机制是基于memcache的。

Django提供了6种缓存方式

• 开发调试缓存
• 内存缓存
• 文件缓存
• 数据库缓存
• Memcache缓存(使用python-memcached模块)
• Memcache缓存(使用pylibmc模块)

经常使用的有文件缓存和Mencache缓存

各种缓存配置

开发调试(此模式为开发调试使用,实际上不执行任何操作)

settings.py文件配置

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.dummy.DummyCache',  # 缓存后台使用的引擎
  'TIMEOUT': 300,            # 缓存超时时间（默认300秒，None表示永不过期，0表示立即过期）
  'OPTIONS':{
   'MAX_ENTRIES': 300,          # 最大缓存记录的数量（默认300）
   'CULL_FREQUENCY': 3,          # 缓存到达最大个数之后，剔除缓存个数的比例，即：1/CULL_FREQUENCY（默认3）
  },
 }
}

内存缓存(将缓存内容保存至内存区域中)

settings.py文件配置

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.locmem.LocMemCache',  # 指定缓存使用的引擎
  'LOCATION': 'unique-snowflake',         # 写在内存中的变量的唯一值
  'TIMEOUT':300,             # 缓存超时时间(默认为300秒,None表示永不过期)
  'OPTIONS':{
   'MAX_ENTRIES': 300,           # 最大缓存记录的数量（默认300）
   'CULL_FREQUENCY': 3,          # 缓存到达最大个数之后，剔除缓存个数的比例，即：1/CULL_FREQUENCY（默认3）
  }
 }
}

文件缓存(把缓存数据存储在文件中)

settings.py文件配置

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.filebased.FileBasedCache', #指定缓存使用的引擎
  'LOCATION': '/var/tmp/django_cache',        #指定缓存的路径
  'TIMEOUT':300,              #缓存超时时间(默认为300秒,None表示永不过期)
  'OPTIONS':{
   'MAX_ENTRIES': 300,            # 最大缓存记录的数量（默认300）
   'CULL_FREQUENCY': 3,           # 缓存到达最大个数之后，剔除缓存个数的比例，即：1/CULL_FREQUENCY（默认3）
  }
 }
}

数据库缓存(把缓存数据存储在数据库中)

settings.py文件配置

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.db.DatabaseCache',  # 指定缓存使用的引擎
  'LOCATION': 'cache_table',          # 数据库表
  'OPTIONS':{
   'MAX_ENTRIES': 300,           # 最大缓存记录的数量（默认300）
   'CULL_FREQUENCY': 3,          # 缓存到达最大个数之后，剔除缓存个数的比例，即：1/CULL_FREQUENCY（默认3）
  }
 }
}

注意,创建缓存的数据库表使用的语句:

python manage.py createcachetable

Memcache缓存(使用python-memcached模块连接memcache)

Memcached是Django原生支持的缓存系统.要使用Memcached,需要下载Memcached的支持库python-memcached或pylibmc.

settings.py文件配置

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache', # 指定缓存使用的引擎
  'LOCATION': '192.168.10.100:11211',         # 指定Memcache缓存服务器的IP地址和端口
  'OPTIONS':{
   'MAX_ENTRIES': 300,            # 最大缓存记录的数量（默认300）
   'CULL_FREQUENCY': 3,           # 缓存到达最大个数之后，剔除缓存个数的比例，即：1/CULL_FREQUENCY（默认3）
  }
 }
}

LOCATION也可以配置成如下:

'LOCATION': 'unix:/tmp/memcached.sock',   # 指定局域网内的主机名加socket套接字为Memcache缓存服务器
'LOCATION': [         # 指定一台或多台其他主机ip地址加端口为Memcache缓存服务器
 '192.168.10.100:11211',
 '192.168.10.101:11211',
 '192.168.10.102:11211',
]

Memcache缓存(使用pylibmc模块连接memcache)

settings.py文件配置
 CACHES = {
  'default': {
   'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.PyLibMCCache',  # 指定缓存使用的引擎
   'LOCATION':'192.168.10.100:11211',         # 指定本机的11211端口为Memcache缓存服务器
   'OPTIONS':{
    'MAX_ENTRIES': 300,            # 最大缓存记录的数量（默认300）
    'CULL_FREQUENCY': 3,           # 缓存到达最大个数之后，剔除缓存个数的比例，即：1/CULL_FREQUENCY（默认3）
   },
  }
 }

LOCATION也可以配置成如下:

'LOCATION': '/tmp/memcached.sock',  # 指定某个路径为缓存目录
'LOCATION': [       # 分布式缓存,在多台服务器上运行Memcached进程,程序会把多台服务器当作一个单独的缓存,而不会在每台服务器上复制缓存值
 '192.168.10.100:11211',
 '192.168.10.101:11211',
 '192.168.10.102:11211',
]

Memcached是基于内存的缓存,数据存储在内存中.所以如果服务器死机的话,数据就会丢失,所以Memcached一般与其他缓存配合使用

Django中的缓存应用

Django提供了不同粒度的缓存,可以缓存某个页面,可以只缓存一个页面的某个部分,甚至可以缓存整个网站.

Django提供的不同粒度的缓存：

　　1.视图函数级别：只缓存某个视图函数的return值    from django.views.decorators.cache import cache_page

　　2.全局：在全局settings中，加两个中间件。

　　3.局部：模板层次的，{% load cache %}  可以选择性的将缓存内容添加到：  {% cache %} 要缓存的内容   {% endcache%}

数据库：

class Book(models.Model):
    name=models.CharField(max_length=32)
    price=models.DecimalField(max_digits=6,decimal_places=1)

视图函数级别的缓存

基于FBV的缓存

from django.views.decorators.cache import cache_page
import time
from .models import *

@cache_page(15)          #超时时间为15秒
def index(request):

 t=time.time()      #获取当前时间
 bookList=Book.objects.all()
 return render(request,"index.html",locals())

基于CBV的缓存：

from django.utils.decorators import method_decorator
from django.views.decorators.cache import cache_page

class Timer(APIView):
    @method_decorator(cache_page(10))    # 需要用一个装饰器包一下
    def dispatch(self, request, *args, **kwargs):
        return super(Timer,self).dispatch(request,*args,**kwargs)

    def get(self,request):
        ctime = time.time()
        return render(request, 'timer.html', locals())

模板(index.html):

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
</head>
<body>
<h3>当前时间:-----{{ t }}</h3>

<ul>
    {% for book in bookList %}
       <li>{{ book.name }}--------->{{ book.price }}$</li>
    {% endfor %}
</ul>

</body>
</html>

上面的例子是基于内存的缓存配置,基于文件的缓存该怎么配置呢??

更改settings.py的配置

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.filebased.FileBasedCache', # 指定缓存使用的引擎
  'LOCATION': 'E:\django_cache',          # 指定缓存的路径
  'TIMEOUT': 300,              # 缓存超时时间(默认为300秒,None表示永不过期)
  'OPTIONS': {
   'MAX_ENTRIES': 300,            # 最大缓存记录的数量（默认300）
   'CULL_FREQUENCY': 3,           # 缓存到达最大个数之后，剔除缓存个数的比例，即：1/CULL_FREQUENCY（默认3）
  }
 }
}

然后再次刷新浏览器,可以看到在刚才配置的目录下生成的缓存文件

通过实验可以知道,Django会以自己的形式把缓存文件保存在配置文件中指定的目录中.

 全站使用缓存

既然是全站缓存,当然要使用Django中的中间件.

用户的请求通过中间件,经过一系列的认证等操作,如果请求的内容在缓存中存在,则使用FetchFromCacheMiddleware获取内容并返回给用户

当返回给用户之前,判断缓存中是否已经存在,如果不存在,则UpdateCacheMiddleware会将缓存保存至Django的缓存之中,以实现全站缓存

缓存整个站点，是最简单的缓存方法

在 MIDDLEWARE_CLASSES 中加入 “update” 和 “fetch” 中间件
MIDDLEWARE_CLASSES = (
    ‘django.middleware.cache.UpdateCacheMiddleware’, #第一
    'django.middleware.common.CommonMiddleware',
    ‘django.middleware.cache.FetchFromCacheMiddleware’, #最后
)
“update” 必须配置在第一个
“fetch” 必须配置在最后一个

修改settings.py配置文件

MIDDLEWARE_CLASSES = (
    'django.middleware.cache.UpdateCacheMiddleware',   #响应HttpResponse中设置几个headers
    'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
    'django.middleware.common.CommonMiddleware',
    'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',
    'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',
    'django.contrib.auth.middleware.SessionAuthenticationMiddleware',
    'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',
    'django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware',
    'django.middleware.security.SecurityMiddleware',
    'django.middleware.cache.FetchFromCacheMiddleware',   #用来缓存通过GET和HEAD方法获取的状态码为200的响应

)

CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS=10

视图函数：

from django.views.decorators.cache import cache_page
import time
from .models import *

def index(request):

     t=time.time()      #获取当前时间
     bookList=Book.objects.all()
     return render(request,"index.html",locals())

def foo(request):
    t=time.time()      #获取当前时间
    return HttpResponse("HELLO:"+str(t))

模板(index.html)：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
</head>
<body>
<h3 style="color: green">当前时间:-----{{ t }}</h3>

<ul>
    {% for book in bookList %}
       <li>{{ book.name }}--------->{{ book.price }}$</li>
    {% endfor %}
</ul>

</body>
</html>

其余代码不变,刷新浏览器是10秒,页面上的时间变化一次,这样就实现了全站缓存.

局部视图缓存

例子,刷新页面时,整个网页有一部分实现缓存

views视图函数

from django.views.decorators.cache import cache_page
import time
from .models import *

def index(request):

     t=time.time()      #获取当前时间
     bookList=Book.objects.all()

     return render(request,"index.html",locals())

模板(index.html):

{% load cache %}
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
</head>
<body>
 <h3 style="color: green">不缓存:-----{{ t }}</h3>

{% cache 2 'name' %}
 <h3>缓存:-----:{{ t }}</h3>
{% endcache %}

</body>
</html> 

Django的信号

Django提供一种信号机制。其实就是观察者模式，又叫发布-订阅(Publish/Subscribe) 。当发生一些动作的时候，发出信号，然后监听了这个信号的函数就会执行。

通俗来讲，就是一些动作发生的时候，信号允许特定的发送者去提醒一些接受者。用于在框架执行操作时解耦。

Django内置信号

Model signals
    pre_init                    # django的modal执行其构造方法前，自动触发
    post_init                   # django的modal执行其构造方法后，自动触发
    pre_save                    # django的modal对象保存前，自动触发
    post_save                   # django的modal对象保存后，自动触发
    pre_delete                  # django的modal对象删除前，自动触发
    post_delete                 # django的modal对象删除后，自动触发
    m2m_changed                 # django的modal中使用m2m字段操作第三张表（add,remove,clear）前后，自动触发
    class_prepared              # 程序启动时，检测已注册的app中modal类，对于每一个类，自动触发
Management signals
    pre_migrate                 # 执行migrate命令前，自动触发
    post_migrate                # 执行migrate命令后，自动触发
Request/response signals
    request_started             # 请求到来前，自动触发
    request_finished            # 请求结束后，自动触发
    got_request_exception       # 请求异常后，自动触发
Test signals
    setting_changed             # 使用test测试修改配置文件时，自动触发
    template_rendered           # 使用test测试渲染模板时，自动触发
Database Wrappers
    connection_created          # 创建数据库连接时，自动触发

Django 提供了一系列的内建信号，允许用户的代码获得DJango的特定操作的通知。这包含一些有用的通知：
django.db.models.signals.pre_save & django.db.models.signals.post_save
在模型 save()方法调用之前或之后发送。
django.db.models.signals.pre_delete & django.db.models.signals.post_delete
在模型delete()方法或查询集的delete() 方法调用之前或之后发送。
django.db.models.signals.m2m_changed
模型上的 ManyToManyField 修改时发送。
django.core.signals.request_started & django.core.signals.request_finished
Django建立或关闭HTTP 请求时发送。

对于Django内置的信号，仅需注册指定信号，当程序执行相应操作时，自动触发注册函数：

方式1:

from django.core.signals import request_finished
    from django.core.signals import request_started
    from django.core.signals import got_request_exception

    from django.db.models.signals import class_prepared
    from django.db.models.signals import pre_init, post_init
    from django.db.models.signals import pre_save, post_save
    from django.db.models.signals import pre_delete, post_delete
    from django.db.models.signals import m2m_changed
    from django.db.models.signals import pre_migrate, post_migrate

    from django.test.signals import setting_changed
    from django.test.signals import template_rendered

    from django.db.backends.signals import connection_created

    def callback(sender, **kwargs):
        print("pre_save_callback")
        print(sender,kwargs)

    pre_save.connect(callback)      ＃ 该脚本代码需要写到app或者项目的初始化文件中，当项目启动时执行注册代码

方式2:

from django.core.signals import request_finished
from django.dispatch import receiver

@receiver(request_finished)
def my_callback(sender, **kwargs):
    print("Request finished!")

自定义信号

a. 定义信号

import django.dispatch
pizza_done = django.dispatch.Signal(providing_args=["toppings", "size"])

b. 注册信号

def callback(sender, **kwargs):
    print("callback")
    print(sender,kwargs)

pizza_done.connect(callback)

c. 触发信号

from 路径 import pizza_done

pizza_done.send(sender='seven',toppings=123, size=456)

由于内置信号的触发者已经集成到Django中，所以其会自动调用，而对于自定义信号则需要开发者在任意位置触发。

练习：数据库添加一条记录时生成一个日志记录。