实现自定义 .NET 缓存策略以提高应用性能

随着业务的发展和用户数量的增长，应用程序面临着越来越高的性能要求。为了满足这些要求，我们需要考虑优化应用程序的各个方面，其中之一便是缓存。缓存可以帮助我们减少网络延迟、降低数据库负载以及提高应用的响应速度。在本文中，我们将讨论如何在 .NET 应用程序中实现自定义缓存策略。

场景

假设我们有一个电商应用，用户可以浏览不同类别的商品。我们的目标是减少重复的数据库查询，避免不必要的性能开销。为此，我们将实现一个自定义缓存策略，将商品类别数据缓存起来。

缓存策略

我们将实现以下两种缓存策略：

绝对过期：缓存数据在指定的时间后过期，无论在此期间是否访问过。
滑动过期：缓存数据在最后一次访问后的指定时间内未被访问则过期。
首先，我们需要创建一个缓存接口，以便在应用程序中使用不同的缓存实现。

public interface ICache
{
    T Get<T>(string key);
    void Set<T>(string key, T value, TimeSpan? absoluteExpiration = null, TimeSpan? slidingExpiration = null);
    void Remove(string key);
}

接着，我们创建一个基于 MemoryCache 的缓存实现：

public class CustomMemoryCache : ICache
{
    private readonly MemoryCache _cache;

    public CustomMemoryCache()
    {
        _cache = new MemoryCache(new MemoryCacheOptions());
    }

    public T Get<T>(string key)
    {
        return _cache.Get<T>(key);
    }

    public void Set<T>(string key, T value, TimeSpan? absoluteExpiration = null, TimeSpan? slidingExpiration = null)
    {
        var options = new MemoryCacheEntryOptions();

        if (absoluteExpiration.HasValue)
        {
            options.SetAbsoluteExpiration(absoluteExpiration.Value);
        }
        else if (slidingExpiration.HasValue)
        {
            options.SetSlidingExpiration(slidingExpiration.Value);
        }

        _cache.Set(key, value, options);
    }

    public void Remove(string key)
    {
        _cache.Remove(key);
    }
}

现在我们可以在应用程序中使用这个缓存实现。为了简化使用，我们可以创建一个扩展方法，用于获取缓存的商品类别数据：

public static class CacheExtensions
{
    public static List<Category> GetCategories(this ICache cache)
    {
        return cache.Get<List<Category>>("categories");
    }

    public static void SetCategories(this ICache cache, List<Category> categories, TimeSpan? absoluteExpiration = null, TimeSpan? slidingExpiration = null)
    {
        cache.Set("categories", categories, absoluteExpiration, slidingExpiration);
    }
}

接下来，我们可以在应用程序的服务层中使用这个缓存策略。以下是一个简单的示例：

public class CategoryService
{
    private readonly ICache _cache;
    private readonly IRepository<Category> _categoryRepository;

    public CategoryService(ICache cache, IRepository<Category> categoryRepository)
    {
        _cache = cache;
        _categoryRepository = categoryRepository;
    }

    public List<Category> GetCategories()
    {
        var categories = _cache.GetCategories();

        if (categories == null)
        {
            categories = _categoryRepository.GetAll().ToList();
            _cache.SetCategories(categories, absoluteExpiration: TimeSpan.FromHours(1));
        }

        return categories;
    }
}

在这个示例中，我们首先尝试从缓存中获取商品类别数据。如果缓存为空，我们将从数据库中获取数据，并将其存储在缓存中，设置一个绝对过期时间为1小时。这样，我们就实现了一个自定义的缓存策略，可以有效地减少数据库查询次数。

如果我们想要使用滑动过期策略，只需将上述代码中的 _cache.SetCategories 方法调用更改为：

_cache.SetCategories(categories, slidingExpiration: TimeSpan.FromMinutes(30));
这将在最后一次访问后的30分钟内没有访问商品类别数据时使其过期。

总结

通过实现自定义的缓存策略，我们可以根据业务需求有效地降低数据库负载、减少网络延迟以及提高应用程序的性能。本文中，我们以一个电商应用为例，展示了如何在 .NET 应用程序中实现绝对过期和滑动过期的缓存策略。在实际应用中，我们可以根据不同的场景选择合适的缓存策略，为用户提供更好的体验。