一、介紹
由於CPU從內存中讀取數據的速度比從磁盤讀取快幾個數量級，並且存在內存中，減小了數據庫訪問的壓力，所以緩存幾乎每個項目都會用到。一般常用的有MemoryCache、Redis。MemoryCache將存入的對象都作為Object對象存儲，Redis分為五種類型存儲，在微軟提供的緩存組件中也包含Redis和SQL Server緩存，具體下次文章詳細講解。微軟緩存組件源碼在https://github.com/aspnet/Caching。
二、簡單使用
組件的使用很簡單，只需要添加組件，在需要使用的時候，注入緩存組件。下面為一個簡單的例子，新建Api項目，修改為下面代碼
public void ConfigureServices(IServiceCollection services) { services.AddMvc(); services.AddMemoryCache();//添加MemoryCache組件 }
內存緩存過期時間有3種，絕對過期時間、相對現在的過期時間和滑動過期時間。
public class ValuesController : Controller { private readonly IMemoryCache _memoryCache;//注入MemoryCache public ValuesController(IMemoryCache memoryCache) { this._memoryCache = memoryCache; } [HttpGet] public async Task<IEnumerable<string>> Get() { //1、絕對過期時間 _memoryCache.Set("key1", "1", new DateTimeOffset(new DateTime(2018, 8, 11))); //2、相對於現在的過期時間 緩存相對於現在的時間后兩秒失效 _memoryCache.Set("key2", "2", new TimeSpan(0, 0, 2)); //3、滑動過期時間 緩存在兩秒內沒有被命中，則失效，命中后緩存時間又變為2秒 _memoryCache.Set("key3", "3", new MemoryCacheEntryOptions() { SlidingExpiration = new TimeSpan(0, 0, 2), Priority = CacheItemPriority.NeverRemove }); Thread.Sleep(1500); Console.WriteLine($@"value1:{_memoryCache.Get("key1")} value2:{_memoryCache.Get("key2")} value3:{_memoryCache.Get("key3")}"); //因為在1.5秒被命中 所以key3的值，緩存時間重新變為2秒 Thread.Sleep(1500); Console.WriteLine($@"value1:{_memoryCache.Get("key1")} value2:{_memoryCache.Get("key2")} value3:{_memoryCache.Get("key3")}"); //創建一個相對現在時間2秒的緩存ke4,並注冊緩存失效時的回調函數(注意此回調函數並不是真的當緩存失效立馬調用，看下面源碼詳解) _memoryCache.GetOrCreate("key4", cacheEntry => { cacheEntry.AbsoluteExpirationRelativeToNow = new TimeSpan(0, 0, 2); cacheEntry.RegisterPostEvictionCallback(Test);//注冊緩存過期時的回調函數 return cacheEntry.Value = "4"; }); Thread.Sleep(3000); _memoryCache.Remove("key4"); return new string[] { "value1", "value2" }; } //當緩存過期時觸發此函數 public void Test(object key, object value, EvictionReason reason, object state) { Console.WriteLine($@"緩存{key}已經移除"); } }
輸出結果為：
value1:1 value2:2 value3:3
value1:1 value2: value3:3 // 注意此處的value2的值為空
緩存key4已經移除
關於絕對過期時間、相對現在的過期時間、滑動過期時間就不必多說了，上面注釋已經寫了。需要注意的是上面key4，設置了2秒后緩存過期，觸發回調函數，但是如果代碼改為下面形式(注釋掉移除"key4”的代碼)，那么會一直不觸發回調函數。
_memoryCache.GetOrCreate("key4", cacheEntry => { cacheEntry.AbsoluteExpirationRelativeToNow = new TimeSpan(0, 0, 2); cacheEntry.RegisterPostEvictionCallback(Test);//注冊緩存過期時的回調函數 return cacheEntry.Value = "4"; }); Thread.Sleep(3000); //_memoryCache.Remove("key4");
比如上面已經sleep 3秒了，key4的緩存時間為2秒，key4緩存的已經過期了，如果刪除那一行代碼，按理應該在第二秒是觸發回調函數，但是測試不會。只有對key4操作的時候才會觸發回調函數(后面源碼詳細分析)。
在MemoryCache類中有CreateEntry，這個方法比較特殊
var entry = _memoryCache.CreateEntry("key5"); entry.Value = "5"; var a = _memoryCache.Get("key5");//這里輸出為null，並不是我們想象的值
正確的使用方法為：需要entry.Dispose()或者使用using。(具體原因下面源碼分析)
var entry = _memoryCache.CreateEntry("key5"); entry.Value = "5"; entry.Dispose(); var a = _memoryCache.Get("key5");//輸出為5
三、MemoryCache源碼解析
首先看我們在Startup中聲明添加的內存緩存的對應的源碼。
services.AddMemoryCache();//添加MemoryCache組件
public static IServiceCollection AddMemoryCache(this IServiceCollection services) { if (services == null) { throw new ArgumentNullException(nameof(services)); } services.AddOptions();
//實際上就是注入一個單例的MemoryCache services.TryAdd(ServiceDescriptor.Singleton<IMemoryCache, MemoryCache>()); return services; }
MemoryCacheOptions類：主要是配置一些參數
ExpirationScanFrequency：此字段表明隔一段時間掃描緩存，移除過期緩存，默認頻率為一分鍾。
SizeLimit：設置緩存的大小。
CompactionPercentage：壓縮比例 默認為百分之五。
舉例：
public void ConfigureServices(IServiceCollection services) { services.AddMvc(); services.AddMemoryCache(x => { x.ExpirationScanFrequency = new TimeSpan(0, 0, 3);//設置掃描頻率為3分鍾 x.SizeLimit = 500 * 1024 * 1024; //大小為500M }); }
MemoryCache類：
ConcurrentDictionary<object, CacheEntry> _entries：一個多線程安全的字典類型，其實緩存的本質就是這個字典，將所有緩存都放入這個字典中，然后通過字典的key(字典的key其實和緩存實體CacheEntry的key值一樣)獲取CacheEntry實體(CacheEntry實體包含key和value，也就是我們代碼中設置的key和value)。
_expirationScanFrequency：Span類型，表示掃描過期緩存的頻率時間，此字段的值來自MemoryCacheOptions類的ExpirationScanFrequency。需要注意的是：假如設置為一分鍾掃描一次緩存集合，這個掃描不是主動掃描的，只有當對緩存集合操作時才會掃描。比如增刪改查緩存集合的時候，會判斷上一次掃描的時間離現在過去多久了，如果超過掃描設置的時間，才會掃描。源代碼如下：
private void StartScanForExpiredItems()//掃描函數。在添加、查找、刪除、修改緩存的時候，會調用此方法掃描過濾過期緩存，並不是主動隔一段時間執行 { var now = _clock.UtcNow; if (_expirationScanFrequency < now - _lastExpirationScan)//判斷現在的時間和最后一次掃描時間，是不是大於設置的時間段 { _lastExpirationScan = now; Task.Factory.StartNew(state => ScanForExpiredItems((MemoryCache)state), this, CancellationToken.None, TaskCreationOptions.DenyChildAttach, TaskScheduler.Default); } } private static void ScanForExpiredItems(MemoryCache cache) { var now = cache._clock.UtcNow; foreach (var entry in cache._entries.Values)//然后遍歷字典集合，移除過期緩存 { if (entry.CheckExpired(now)) { cache.RemoveEntry(entry); } } }
Action<CacheEntry> _setEntry：此委托就是將緩存實體放入上面的字典_entries中，並將字典的key值設置為緩存實體的key。
Action<CacheEntry> _entryExpirationNotification：此委托是移除字典中緩存。
CacheEntry類：這個類主要就是存儲緩存實體，它包含的key、value字段就是我們程序中傳入的key、value。對於每一個緩存實體都有其過期時間，所以它還包含每種過期類型。它還包含2個重要的委托。
Action<CacheEntry> _notifyCacheOfExpiration：此委托會在構造函數中被MemoryCache類中的SetEntry(CacheEntry entry)方法賦值。方法的實現將CacheEntry實體放入MemoryCache類字典中，也就是放入緩存中。
Action<CacheEntry> _notifyCacheEntryDisposed：此委托會在構造函數中被MemoryCache類中的EntryExpired(CacheEntry entry)方法賦值，方法的實現是移除緩存。
還包含CacheItemPriority類型的Priority，表示當內存不足時，會移除部分內存，會按照由低到高移除。所以當設置的某個緩存實體使用次數較多時，可以設置為High或NeverRemove。默認設置為Normal。
public enum CacheItemPriority { Low, Normal, High, NeverRemove, }
需要注意的是CacheEntry有一個重要的方法Dispose()，因為它繼承IDisposable，在Dispost方法中調用了_notifyCacheEntryDisposed委托。
public void Dispose() { if (!_added) { _added = true; _scope.Dispose(); _notifyCacheEntryDisposed(this);//在此調用委托，而此委托是被MemoryCache類中的SetEntry賦值。目的是將CacheEntry實體放入MemoryCache類的字典中，也就是放入緩存中。 PropagateOptions(CacheEntryHelper.Current); } }
這就解釋了為我們上面舉的例子需要Dispose()，它只有調用Dispose()才能將緩存實體放入字典中。
var entry = _memoryCache.CreateEntry("key5"); entry.Value = "5"; entry.Dispose(); var a = _memoryCache.Get("key5");//輸出為5