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概述
對於程序員來說多多少少都懂一點算法，算法是什么？算法是“時間”與“空間”的互換策略。
我們常常研究一個算法的時間復雜度和空間復雜度，如果我們有絕對足夠的時間和空間，那么算法就不需要了，可惜這種條件是不存在的，只是在某些情況下我們會協調兩者從而達到性能上的平衡。
緩存是一種“用空間換時間”的策略，通俗的講，緩存就是把一些數據暫時存儲起來，避免了某些重復的耗時操作，減少時間開銷的一種方法。
商業世界中常說的一句話是“現金為王”。在技術世界里，與之相近的一個說法是“緩存為王”。
從底層到上層主要涉及：數據庫模型設計，SQL優化，使用緩存等。從圖中的優化模式來看,其中數據庫模型設計的合理程度奠定了應用系統優化的基石，如果模型設計得不合理，隨着業務發展，后續的優化將會變得很困難。另一方SQL優化也是數據庫優化的一個重要方面，慢SQL和top SQL往往是系統性能殺手,它們是導致系統故障的重要潛在危險。
緩存在構建高性能服務器中有着舉足輕重的作用，很多時候sql優化， 算法優化所帶來的效果可能遠遠不如緩存帶來的優化效果。但是緩存的使用並不是零成本的，任何緩存的增加，都會帶來兩大問題：
- 數據不一致
- 系統復雜度大幅度增加
如何解決呢？首先考慮去掉緩存。不要為了緩存而緩存，緩存不必要時，應該果斷去掉，從而降低系統出錯的可能性和系統復雜度。有些對數據實時性，准確性要求極高的系統，不能使用緩存。其次是分析需求，不同的業務會有不同的緩存策略，仔細分析變化與不變的數據，將不變的數據長時間緩存，變化的數據根據數據的業務要求動態調整緩存時間和存儲方式。最后就是增加開發人員自身的能力，后面會詳細提及各種問題的處理方法。
什么樣的緩存才是好緩存
什么樣的員工是好員工？最直接最本質的回答：能辦事、且辦事靠譜就是好員工，答案並不是聰明、勤奮、社交好等等，這些只是成為一個靠譜員工的充要條件。
什么樣的緩存才是好緩存呢？答案是：命中率高的緩存。
在解決問題前提下，命中率高的緩存比命中率低的緩存，在硬件投入上一般會小很多，緩存數量比命中率低的緩存數量也少很多，尋址速度肯定也比較快，所以命中率高的緩存是好緩存。
緩存的設計需要考慮緩存的占用空間和命中率。我們當然希望緩存占用空間小，命中率高。命中率高是緩存設計的重要考察因素， 是提高系統性能的關鍵。占用空間越小，需要的成本越低。低成本，高效能的緩存設計是我們追求的目標。這沒有固定的設計方法和公式，需要根據不同的業務靈活調整，但是，關於緩存在業務開發中的設計方法，有一些比較常用的思路與模式，借鑒這些模式，我們可以復用或創新，解決新的業務中所出現的問題。
緩存的命中率
一個實體丟到緩存中后，在被緩存期間，如果一次都沒有使用過，這個緩存實體的命中率就是0。這個實體被請求的次數越多，緩存命中率越高。
上面說的是緩存中一個實體的命中率。對於緩存整體來說，命中率=命中數/總查找數。
對於緩存來說：通常最常使用的個體占總體的很小一部分，最不常使用的占整體的很大一部分.。
所以我們經常會看到類似這樣的數據：
緩存的1萬個元素中，有100個被頻繁的使用，幾乎每分鍾都會被使用一次。2000個數據，每小時被請求一次。3000個數據，每天被請求一次，剩下的數據，被丟到緩存中后一次都沒有被使用過。
現在硬件發展很快，如果我們只是需要緩存1萬個數據的話，我們完全可以做到不管這1萬個數據是否被使用到，全部丟到緩存，這樣只要找數據，肯定緩存中有這個數據。而不需要作額外的運算，或者不需要向數據庫發出請求。
但是：硬件發展快，數據量發展也快。小型的網站，緩存1萬條數據，也就全部緩存了。但是大型網站最少也是上百萬的數據量或者上T級別的數據，這些數據量顯然不能都丟到緩存。這時候設計一個合理的緩存方案，提高緩存的命中率，就非常重要而且是必須的。
如何提高緩存命中率
純技術的角度來說，我們只有記錄了用戶單位時間的請求數，並依照它來把最常使用的數據緩存起來，從而提高緩存命中率。
但更多的時候，我們是根據業務邏輯來提高緩存命中率的。比如：去年，前年發表的博客，這類文章的瀏覽請求，一般一天也就幾次訪問，不應該緩存到內存中。
我們應該通過上面邏輯，根據我們實際業務邏輯，提供一個緩存算法，提高緩存的命中率。讓在我們硬件允許的條件下，緩存適當的數據，而不是所有數據。
一個反面的例子就是：不管三七二十一，一個大型的博客站點，一篇文章被用戶請求的時候，發現不在內存緩存中，就從數據庫中讀出，然后丟到緩存。
要知道，現在爬蟲程序很多的。另外，博客這類搜索引擎友好的站點，絕大多數訪問壓力是搜索引擎導入的。而這些訪問一般都是1小時，或者1天之內，對某篇文章只有幾次甚至1次請求，之后再也沒有了，這種緩存方法，命中率會非常低。
說了這么多緩存命中率的問題，簡單匯總一下緩存命中率的觀點：
- 小型網站可以全部緩存，壓力也不會很大，可以忽略緩存命中率問題
- 大型服務無法全部緩存，時候就需要架構師設計出對該業務邏輯適用的緩存方法，盡可能提高緩存命中率
- 提高命中率的方法大多是跟業務邏輯捆綁的，需要跟具體問題具體分析
- 對於不能被內存緩存的數據，最簡單的提高性能方法就是使用文件緩存
- 文件緩存可以整個內容緩存成一個靜態文件，也可以是整個頁面的一個區域被緩存成一個文件，也可以是把一個實體序列化成XML文件進行緩存
過期策略
緩存是臨時的存儲，所以緩存的生命周期是有限的。它依次可能會經歷如下活動：
- 進入緩存
- 正常使用期
- 更新緩存
- 離開緩存
最常見的幾種過期策略如下：
多長時間沒有被請求，則過期，最典型的就是ASP的Section 功能。
依賴於文件變更的緩存，一旦文件被修改，則過期，典型的是WEB站點的Web.config，一旦這個文件變更，不但緩存重起，IIS進程也會進行一次釋放工作。
在此基礎上，引申出很多依賴關系的緩存過期策略，比如依賴於數據庫的緩存過期策略。
當然，業務邏輯里可能會有更復雜的過期策略，比如CSDN新版積分制論壇中，帖子列表緩存會在列表數據緩存達到600時，把它清理到550條數據。