C#.NET中的缓存实现详情

什么是缓存？

缓存是计算机中常用的性能优化机制之一，它将一些已经经过计算的数据暂存在计算机的内存中，以便后续的使用，以减少后续访问时的计算代价。

C#.NET中的缓存实现

在C#.NET中，可以使用System.Runtime.Caching命名空间中的MemoryCache类进行缓存的实现。

MemoryCache类的基本用法

MemoryCache类是一个抽象类，需要使用其派生类System.Runtime.Caching.MemoryCache来进行实例化。

在使用MemoryCache类时，需要提供一个缓存策略对象CacheItemPolicy，定义缓存的时间、优先级等规则，同时需要指定缓存的键（string类型）和值（可以是任何对象类型）。

以下是一个缓存添加、获取、移除的基本示例：

using System.Runtime.Caching;
// 实例化MemoryCache对象
MemoryCache cache = MemoryCache.Default;

// 添加缓存
cache.Add("key1", "value1", new CacheItemPolicy { AbsoluteExpiration = DateTime.Now.AddMinutes(30) });

// 获取缓存
var value1 = cache.Get("key1");

// 移除缓存
cache.Remove("key1");

MemoryCache类高级用法

设置缓存策略

在创建MemoryCache对象时，可以通过MemoryCache类的构造函数或静态属性Default来设置缓存策略（CacheItemPolicy）。

以下是一个示例：

// 设置缓存容量上限为1MB，超过容量上限将自动移除早期的缓存
CacheItemPolicy policy = new CacheItemPolicy { 
    AbsoluteExpiration = DateTime.Now.AddMinutes(30), 
    SizeLimit = 1024 * 1024, 
    RemovedCallback = OnCacheItemRemovedCallback };

MemoryCache cache = new MemoryCache("myCache", policy);

获取缓存的状态信息

可以使用MemoryCache类的属性Count、GetCount、GetMemoryLimit和PhysicalMemoryLimit来获取缓存的状态信息，以下是一些示例：

Console.WriteLine("Count: {0}", cache.Count); // 缓存项数量
Console.WriteLine("GetCount: {0}", cache.GetCount()); // 过期/即将过期的缓存项数量
Console.WriteLine("GetMemoryLimit: {0}", cache.GetMemoryLimit()); // 缓存容量上限
Console.WriteLine("PhysicalMemoryLimit: {0}", cache.PhysicalMemoryLimit); // 物理内存容量上限

示例一：缓存网站访问次数

下面是一个示例，使用缓存机制来缓存网站的访问次数。如果网站访问次数已经存在于缓存中，则从缓存中获取并累加访问次数；如果缓存中不存在访问次数，则从数据库中读取访问次数，并缓存到MemoryCache对象中。

using System.Web.Mvc;
using System.Runtime.Caching;

public class HomeController : Controller
{
    private const string CacheKey = "VisitCount";

    public ActionResult Index()
    {
        var cache = MemoryCache.Default;
        var visitCount = cache.Get(CacheKey);

        if (visitCount == null)
        {
            // 从数据库中获取访问次数
            visitCount = GetVisitCountFromDatabase();

            // 将访问次数缓存到内存中
            cache.Add(CacheKey, visitCount, DateTime.Now.AddMinutes(30));
        }
        else
        {
            // 访问次数加1
            visitCount = (int)visitCount + 1;

            // 更新缓存中的访问次数
            cache.Set(CacheKey, visitCount, DateTime.Now.AddMinutes(30));
        }

        return View((int)visitCount);
    }

    private int GetVisitCountFromDatabase()
    {
        // TODO: 从数据库中获取访问次数
        return 100;
    }
}

示例二：缓存大型计算结果

下面是一个示例，使用缓存机制来缓存一个计算结果。如果计算结果已经存在于缓存中，则从缓存中获取；如果缓存中不存在计算结果，则进行计算，并缓存到MemoryCache对象中。

using System.Runtime.Caching;

public class Calculator
{
    private const string CacheKey = "CalculationResult";

    public double Calculate(double a, double b)
    {
        var cache = MemoryCache.Default;
        var cacheKey = $"{CacheKey}_{a}_{b}";
        var result = cache.Get(cacheKey);

        if (result == null)
        {
            // 计算结果
            result = a * b + Math.Pow(a, 2) + Math.Pow(b, 2);

            // 缓存计算结果
            cache.Add(cacheKey, result, DateTime.Now.AddMinutes(30));
        }

        return (double)result;
    }
}