Django（39）使用redis配置缓存
前言
动态网站的基本权衡是，它们是动态的。每次用户请求页面时，Web服务器都会进行各种计算 - 从数据库查询到模板呈现再到业务逻辑 - 以创建站点访问者看到的页面。从处理开销的角度来看，这比标准的文件读取文件系统服务器要耗时多了。对于大多数Web应用程序来说，这种开销并不是什么大问题。因为大多数Web应用程序只是中小型网站，没有拥有一流的流量。但对于中到高流量的站点，尽可能减少开销是至关重要的，这就是缓存的用武之地。缓存某些内容是为了保存昂贵计算的结果，这样就不必在下次执行计算。
Django框架带有一个强大的缓存系统，可以保存动态页面，因此不必为每个请求计算它们。Django提供不同级别的缓存粒度：可以缓存特定视图的输出，也可以只缓存页面中难以生成的部分或者可以缓存整个站点。
Redis是一个内存数据库（现在已经支持内存数据持久化到硬盘当中，重新启动时，会自动从硬盘进行加载），由于其性能极高，因此经常作为中间件、缓存使用。
django应用redis缓存
django中安装第三方库，使用如下命令
pip3 install django-redis
1.settings配置
首先，我们在settings.py中配置如下代码
CACHES = {
# default 是缓存名，可以配置多个缓存
"default": {
# 应用 django-redis 库的 RedisCache 缓存类
"BACKEND": "django_redis.cache.RedisCache",
# 配置正确的 ip和port
"LOCATION": "redis://127.0.0.1:6379",
"OPTIONS": {
# redis客户端类
"CLIENT_CLASS": "django_redis.client.DefaultClient",
# redis连接池的关键字参数
"CONNECTION_POOL_KWARGS": {
"max_connections": 100
}
# 如果 redis 设置了密码，那么这里需要设置对应的密码，如果redis没有设置密码，那么这里也不设置
# "PASSWORD": "123456",
}
}
}
2.全站缓存
2.1 全站缓存的2个中间件
- FetchFromCacheMiddleware ：从缓存中读取数据
- 缓存状态为200的
GET和HEAD请求的响应（除非响应头中设置不进行缓存） - 对具有不同查询参数的相同
URL的请求的响应被认为是各自不同的页面，并且被分别单独缓存。 - 该中间件会使用与对应的
GET请求相同的响应头来回答HEAD请求，即可以为HEAD请求返回缓存的GET响应。
- 缓存状态为200的
- UpdateCacheMiddleware ：将数据更新到缓存中
- 该中间件会自动在每个响应中设置几个
headers：- 设置
Expires为当前日期/时间 加上 定义的CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS值，GMT时间 - 设置响应的
Cache-Control的max-age，值是定义的CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS值。
- 设置
- 如果视图设置了自己的缓存时间（即设置了
Cache-Control的max age），那么页面将被缓存直到到期时间，而不是CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS。 - 如果
USE_I18N设置为True，则生成的缓存key将包含当前语言的名称，这样可以轻松缓存多语言网站，而无需自己创建缓存密钥。 - 如果
USE_L10N设置为True并且USE_TZ被设置为True，缓存key也会包括当前语言
- 该中间件会自动在每个响应中设置几个
在settings的中间件中设置：
MIDDLEWARE = [
'django.middleware.cache.UpdateCacheMiddleware',
# 其他中间件...
'django.middleware.cache.FetchFromCacheMiddleware',
]
注意：UpdateCacheMiddleware必须是第一个中间件，FetchFromCacheMiddleware必须是最后一个中间件
2.2 全站缓存的必填设置
将以下必须设置添加到Django的settings文件中
CACHE_MIDDLEWARE_ALIAS = 'default'
CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS = 60*60
CACHE_MIDDLEWARE_KEY_PREFIX = "cache_redis_demo_first"
配置解释如下：
- CACHE_MIDDLEWARE_ALIAS：用于存储的缓存别名
- CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS：每个页面应缓存的秒数
- CACHE_MIDDLEWARE_KEY_PREFIX：用于生成缓存
key的前缀，如果使用相同的Django安装在多个站点之间共享缓存，请将其设置为站点名称或此Django实例特有的其他字符串，以防止发生密钥冲突。如果你不在乎，请使用空字符串。
2.3 全站缓存示例
接着我们在视图中写入如下函数：
def index(request):
# 通过设置时间戳，进行多次访问，可以看到时间戳的变化，就可以得知是否是缓存页面了
return HttpResponse('当前时间戳：' + str(time.time()))
我们打开浏览器访问127.0.0.1/redis/，多次访问该url，发现时间戳不会改变，这是因为我们在配置中设置了缓存时间为1个小时。
我们可以打开浏览器的网络请求中查看response header，查看max_age和Expires，如下图
我们会发现响应头中已经有了缓存的时间，说明我们缓存配置成功了
3.视图函数缓存
一般情况下，我们不会使用全局缓存，因为全局缓存，只要服务器返回状态码是200，他都会将其缓存下来，这样会影响性能，所以我们一般都会使用视图缓存，针对某个视图，需要进行缓存，则使用缓存。
3.1通过装饰器cache_page
from django.views.decorators.cache import never_cache, cache_page
@cache_page(20)
def view_cache(request, num):
return HttpResponse(f"num：{num},时间戳：{time.time()}")
- cache_page除了默认的
timeout参数外，还有两个可选的关键字参数- cache，示例代码：
@cache_page(60 * 15, cache="special_cache")， 该cache指向settings中配置的缓存的名称，默认是"default" - key_prefix：缓存
key的前缀，与CACHE_MIDDLEWARE_KEY_PREFIX功能相同
- cache，示例代码：
- 如果多个
url指向同一个视图函数，会为每个url建立一个单独的缓存，例如：
urlpatterns = [
path('view_cache/<int:num>/', views.view_cache, name="view_cache")
]
/view_cache/1/和/view_cache/2/请求会分别进行缓存
3.2通过urls中配置cache_page
在URLconf中指定视图缓存，而不是在视图函数上硬编码装饰器，可以进一步解耦缓存和视图函数之间的关系，使用起来更灵活
from django.views.decorators.cache import cache_page
urlpatterns = [
path('view_cache/<int:num>/', cache_page(20)(views.view_cache), name="view_cache")
]
以上2种方式作用是一样的，这里我们更加推荐3.2这种写法
4.低级缓存
有时我们不想缓存整个页面数据，而只是想缓存某些费时查询并且基本不会改变的数据，可以通过一个简单的低级缓存API实现，该API可以缓存任何可以安全pickle的Python对象：字符串，字典，模型对象列表等
django.core.cache.caches
from django.core.cache import caches
cache1 = caches['myalias']
cache2 = caches['myalias']
# 判断为True
if cache1 is cache2:
...
说明：
- 可以通过
CACHES类似字典一样的方式访问settings中配置的缓存，在同一个线程中重复请求相同的别名将返回相同的对象 - 如果指定的
myalias不存在，将引发InvalidCacheBackendError - 为了线程安全性，为会每个线程返回缓存的不同实例
- 作为快捷方式， 默认缓存(default)可以使用
django.core.cache.cache：
# 使用 default 缓存
from django.core.cache import cache
# 上面的cache等同于下面的写法
from django.core.cache import caches
cache = caches['default']
django.core.cache.cache
from django.core.cache import cache
# 使用 redis 的一般用法
cache.set('manul_set', 'ok')
manul_set = cache.get('manul_set')
# 可以手动设置 timeout，如果不指定timeout，默认是 300秒，如果指定为None，则代表没有过期时间
cache.set("key", "value", timeout=None)
# 可以获取key的超时设置（ttl：time to live）
# 返回值的3种情况：
# 0： key 不存在 (或已过期)
# None： key 存在但没有设置过期
# ttl： 任何有超时设置的 key 的超时值
cache.set("foo", "value", timeout=25)
cache.ttl("foo") # 得到 25
cache.ttl("not-existent") # 得到 0
# 让一个值永久存在
cache.persist("foo")
cache.ttl("foo") # 得到 None
# 指定一个新的过期时间
cache.set("foo", "bar", timeout=22)
cache.ttl("foo") # 得到 22
cache.expire("foo", timeout=5)
cache.ttl("foo") # 得到 5
# 支持 redis 分布式锁， 使用 上下文管理器 分配锁
with cache.lock("somekey"):
do_some_thing()
# 使用全局通配符的方式来检索或者删除键
cache.keys("foo_*") # 返回所有匹配的值, 如 ["foo_1", "foo_2"]
# 删除 键
cache.delete_pattern("foo_*") # 支持通配符
实战案例
首先创建个common文件夹，然后在文件夹下面创建cache_helper.py文件，写入如下代码
from django.core.cache import cache
def get_cache_or_exc_func(key, func, *args, **kwargs):
"""
根据传入的key和func，先获取缓存内容，没有则使用func计算并保存结果
:param key: 缓存的key
:param func: 计算函数
:param args: 可变参数
:param kwargs: 可变字典
:return: 缓存的n内容或func计算的结果
"""
# 加上cache锁
with cache.lock(key+'lock'):
# 获取缓存中的变量
result = cache.get(key)
if result:
# 存在，则直接返回缓存结果
return result
else:
# 不存在，则计算数据，得到结果
result = func(*args, **kwargs)
# 将结果保存到缓存中
cache.set(key, result)
# 返回结果
return result
然后配置url路径，如下
urlpatterns = [
path('lower_level_cache/', views.lower_level_cache, name="lower_level_cache"),
]
最后在视图中，写入2个函数
def get_result():
"""做一些费时但不经常变更的操作，这里模拟等待3秒"""
time.sleep(3)
return 'ok'
def lower_level_cache(request):
result = get_cache_or_exc_func('test_key', get_result)
return JsonResponse({"result": result})
现在我们打开浏览器，访问127.0.0.1/redis/low_level_cache/，我们会发现，浏览器不会马上响应，而是等待了3秒，因为我们代码中模拟等待了3秒，而且我们是第一次访问，没有缓存，当第二次访问时，就立马响应了，原因是此时已经有了缓存
5.session缓存
在settings.py文件中，配置如下代码即可
# 配置session的引擎为cache
SESSION_ENGINE = 'django.contrib.sessions.backends.cache'
# 此处别名依赖缓存的设置
SESSION_CACHE_ALIAS = 'default'
