ASP.NET 2.0的缓存技术简介
2024-07-10 13:10:30
供稿：网友
由数据库驱动的web应用程序，如果需要改善其性能，最好的方法是使用缓存功能。用户从数据库中检索数据，可能是web应用程序中执行最慢的操作之一。因为其中涉及多个环节，例如，web服务器、数据库服务器等。尤其是在用户比较多，检索的数据量比较大的情况下，会给包括用户在内的各个方面造成不小的困难。如果能够将数据库中的数据缓存到内存（也可以存储在其他场所），则无需在请求每个页面时都访问数据库。由于从内存中返回数据的速度始终比新提供的数据速度快，因而可以大大提供应用程序的性能。
缓存有一个不太容易克服的缺点，那就是数据过期的问题。最典型的情况是，如果将数据库表中的数据内容缓存到服务器内存中，当数据库表中的记录发生更改时，web应用程序则很可能显示过期的、不准确的数据。对于某些类型的数据，即使显示的信息过期，影响也不会很大。然而，对于实时性要求比较严格的数据，例如，股票价格、拍卖出价之类信息，显示的数据稍有过期都是不可接受的。
为了解决以上问题，asp.net 1.x中曾经提供了一些比较好的缓存功能，例如，页面输出缓存、部分缓存、页面数据缓存等。虽然这些缓存功能可以解决数据缓存方面的问题，但还是存在较大的缺点，开发人员必须在性能和数据过期之间作出权衡，数据过期的问题始终困扰着开发人员。例如，如果数据库表中的数据发生了变化，缓存则也许不能在指定的时间内更新，而必须等到缓存过期，那么就有可能为用户带来一定的麻烦。理想的情况是，数据库表中的任何更新，都能够立刻体现在缓存数据中，asp.net 2.0克服了以上不足，解决了这个问题。asp.net 2.0的缓存功能是在asp.net 1.x基础之上扩展而来的。
asp.net 2.0支持以下几种缓存
·页面输出缓存
页面输出缓存是最为简单的缓存机制，该机制将整个asp.net页面内容保存在服务器内存中。当用户请求该页面时，系统从内存中输出相关数据，直到缓存数据过期。在这个过程中，缓存内容直接发送给用户，而不必再次经过页面处理生命周期。通常情况下，页面输出缓存对于那些包含不需要经常修改内容的，但需要大量处理才能编译完成的页面特别有用。需要读者注意的是，页面输出缓存是将页面全部内容都保存在内存中，并用于完成客户端请求。
·页面部分缓存
顾名思义，页面部分缓存是将页面部分内容保存在内存中以便响应用户请求，而页面其他部分内容则为动态内容。页面部分缓存的实现包括两种方式：控件缓存和替换后缓存。前者也可称为片段缓存，这种方式允许将需要缓存的信息包含在一个用户控件内，然后，将该用户控件标记为可缓存的，以此来缓存页面输出的部分内容。这一方式缓存了页面中的特定内容，而没有缓存整个页面，因此，每次都需重新创建整个页。例如，如果要创建一个显示大量动态内容（如股票信息）的页，其中有些部分为静态内容（如每周总结），这时可以将静态部分放在用户控件中，并允许缓存这些内容。缓存后替换与控件缓存正好相反。这种方式缓存整个页，但页中的各段都是动态的。例如，如果要创建一个在规定时间段内为静态的页，则可以将整个页设置为进行缓存。如果向页添加一个显示用户名的label控件，则对于每次页刷新和每个用户而言，label的内容都将保持不变，始终显示缓存该页之前请求该页的用户的姓名。使用缓存后替换机制，可以将页配置为进行缓存，将页的个别部分标记为不可缓存。在此情况下，可以向不可缓存部分添加label控件，这样将为每个用户和每次页请求动态创建这些控件。
·应用程序数据缓存
应用程序数据缓存提供了一种编程方式，可通过键/值对将任意数据存储在内存中。使用应用程序缓存与使用应用程序状态类似。但是，与应用程序状态不同的是，应用程序数据缓存中的数据是易失的，即数据并不是在整个应用程序生命周期中都存储在内存中。应用程序数据缓存的优点是由asp.net管理缓存，它会在项过期、无效，或内存不足时移除缓存中的项，还可以配置应用程序缓存，以便在移除项时通知应用程序。
·缓存依赖
asp.net 1.x已经提供了一些基于时间、文件、目录等缓存依赖功能。这些功能虽然能够处理一些常见问题，但是无法解决数据过期的难题。为此，asp.net 2.0新增了sql数据缓存依赖功能。该功能的核心是sqlcachedependency类。不同版本的sql server，其对于sql数据缓存依赖具有不同程度的支持，因此，使用方法差异较大。另外，asp.net 2.0还支持以cachedependency类为核心的自定义缓存依赖，以及以aggregatecachedependency类为核心的聚合缓存依赖等。
asp.net 2.0包括了一些有助于进行缓存配置的新功能。例如，允许使用web.config文件来创建缓存设置。在web.config文件中进行适当设置，并在单个页中引用这些设置后，就能够将缓存设置同时应用于多个页面。同时，缓存设置还添加了更多用于自定义缓存性能的选项。
以上简单介绍了asp.net 2.0提供的缓存功能，它们能够提高请求响应的吞吐量以便提高应用程序性能。实际上，这些缓存功能有的继承自asp.net 1.x，并且得到了增强，有的则是新增功能。增强功能包括功能更强大的页面部分缓存模型、增强的缓存配置以及输出缓存指令的改进。新功能包括web.config缓存配置支持、自定义缓存依赖、聚合缓存依赖、sql数据缓存依赖以及缓存后替换等。
在正式开始介绍以上各个缓存功能之前，还有两个概念需要了解。一个是缓存清除，另一个是缓存过期。
缓存清除是指从内存中移除缓存数据。可能由以下3个原因造成：一是缓存项数据过期。每个过期的缓存项数据都必须被删除，否则导致服务器内存不足，影响其他应用程序执行。二是缓存依赖项发生改变。依赖项与数据缓存项有着密切关系。根据应用程序设置，如果依赖项发生改变，那么数据缓存很可能会被清除。三是由于服务器内存不足，开始缓存清理过程。如果某些项在一段时间内未被访问，或是在添加到缓存中时被标记为低优先级，则这些项会被移除。
以上介绍了缓存清除的概念和形成原因，其中涉及一个数据过期的问题。在asp.net 2.0中，当向缓存添加项时，可以设置两种数据过期类型。一种称为可调过期，即指定某项自上次被访问后多长时间过期。例如，可以将某项设置为自上次在缓存中被访问后20分钟过期。另一种是绝对过期，即指定某项在设定的时间过期，而不考虑访问频率。例如，可以将某项设置为在下午6点过期，或4小时后过期。
asp.net 2.0的缓存功能具有以下优点：
·支持更为广泛和灵活的可开发特征
asp.net 2.0包含一些新增的缓存控件和api。例如，自定义缓存依赖、substitution控件、页面输出缓存api等，这些特征能够明显改善开发人员对于缓存功能的控制。
·增强的可管理性
使用asp.net 2.0提供的配置和管理功能，可以更加轻松地管理缓存功能。
·提供更高的性能和可伸缩性
asp.net 2.0提供了一些新的功能，例如，sql数据缓存依赖等，这些功能将帮助开发人员创建高性能、伸缩性强的web应用程序。
另外，缓存功能也有其自身的不足。例如，显示的内容可能不是最新、最准确的，为此，必须设置合适的缓存策略。又如，缓存增加了系统的复杂性并使其难于测试和调试，因此建议在没有缓存的情况下开发和测试应用程序，然后在性能优化阶段启用缓存选项。
