PetShop之ASP.NET缓存设计

  PetShop之ASP.NET缓存

  如果对微型计算机硬件系统有足够的了解,那么我们对于Cache这个名词一定是耳熟能详的。在CPU以及主板的芯片中,都引入了这种名为高速缓冲存储器(Cache)的技术。因为Cache的存取速度比内存快,因而引入Cache能够有效的解决CPU与内存之间的速度不匹配问题。硬件系统可以利用Cache存储CPU访问概率高的那些数据,当CPU需要访问这些数据时,可以直接从Cache中读取,而不必访问存取速度相对较慢的内存,从而提高了CPU的工作效率。软件设计借鉴了硬件设计中引入缓存的机制以改善整个系统的性能,尤其是对于一个数据库驱动的Web应用程序而言,缓存的利用是不可或缺的,毕竟,数据库查询可能是整个Web站点中调用最频繁但同时又是执行最缓慢的操作之一,我们不能被它老迈的双腿拖缓我们前进的征程。缓存机制正是解决这一缺陷的加速器。

  4.1  ASP.NET缓存概述

  作为.NET框架下开发Web应用程序的主打产品,ASP.NET充分考虑了缓存机制。通过某种方法,将系统需要的数据对象、Web页面存储在内存中,使得Web站点在需要获取这些数据时,不需要经过繁琐的数据库连接、查询和复杂的逻辑运算,就可以“触手可及”,如“探囊取物”般容易而快速,从而提高整个Web系统的性能。

  ASP.NET提供了两种基本的缓存机制来提供缓存功能。一种是应用程序缓存,它允许开发者将程序生成的数据或报表业务对象放入缓存中。另外一种缓存机制是页输出缓存,利用它,可以直接获取存放在缓存中的页面,而不需要经过繁杂的对该页面的再次处理。

  应用程序缓存其实现原理说来平淡无奇,仅仅是通过ASP.NET管理内存中的缓存空间。放入缓存中的应用程序数据对象,以键/值对的方式存储,这便于用户在访问缓存中的数据项时,可以根据key值判断该项是否存在缓存中。

  放入在缓存中的数据对象其生命周期是受到限制的,即使在整个应用程序的生命周期里,也不能保证该数据对象一直有效。ASP.NET可以对应用程序缓存进行管理,例如当数据项无效、过期或内存不足时移除它们。此外,调用者还可以通过CacheItemRemovedCallback委托,定义回调方法使得数据项被移除时能够通知用户。

  在.NET Framework中,应用程序缓存通过System.Web.Caching.Cache类实现。它是一个密封类,不能被继承。对于每一个应用程序域,都要创建一个Cache类的实例,其生命周期与应用程序域的生命周期保持一致。我们可以利用Add或Insert方法,将数据项添加到应用程序缓存中,如下所示:

Cache["First"] = "First Item";
Cache.Insert(
"Second", "Second Item");

  4.3 在PetShop 4.0中ASP.NET缓存的实现

  PetShop作为一个B2C的宠物网上商店,需要充分考虑访客的用户体验,如果因为数据量大而导致Web服务器的响应不及时,页面和查询数据迟迟得不到结果,会因此而破坏客户访问网站的心情,在耗尽耐心的等待后,可能会失去这一部分客户。无疑,这是非常糟糕的结果。因而在对其进行体系架构设计时,整个系统的性能就显得殊为重要。然而,我们不能因噎废食,因为专注于性能而忽略数据的正确性。在PetShop 3.0版本以及之前的版本,因为ASP.NET缓存的局限性,这一问题并没有得到很好的解决。PetShop 4.0则引入了SqlCacheDependency特性,使得系统对缓存的处理较之以前大为改观。

  4.3.1  CacheDependency接口

  PetShop 4.0引入了SqlCacheDependency特性,对Category、Product和Item数据表对应的缓存实施了SQL Cache Invalidation技术。当对应的数据表数据发生更改后,该技术能够将相关项从缓存中移除。实现这一技术的核心是SqlCacheDependency类,它继承了CacheDependency类。然而为了保证整个架构的可扩展性,我们也允许设计者建立自定义的CacheDependency类,用以扩展缓存依赖。这就有必要为CacheDependency建立抽象接口,并在web.config文件中进行配置。

  在PetShop 4.0的命名空间PetShop.ICacheDependency中,定义了名为IPetShopCacheDependency接口,它仅包含了一个接口方法:

public interface IPetShopCacheDependency
{
AggregateCacheDependency GetDependency();
}

  4.3.4  引入Facade模式

  利用Facade模式可以将一些复杂的逻辑进行包装,以方便调用者对这些复杂逻辑的调用。就好像提供一个统一的门面一般,将内部的子系统封装起来,统一为一个高层次的接口。一个典型的Facade模式示意图如下所示:

4-4.gif图4-4 Facade模式

  Facade模式的目的并非要引入一个新的功能,而是在现有功能的基础上提供一个更高层次的抽象,使得调用者可以直接调用,而不用关心内部的实现方式。以CacheDependency工厂为例,我们需要为调用者提供获得AggregateCacheDependency对象的简便方法,因而创建了DependencyFacade类:

public static class DependencyFacade
{
private static readonly string path = ConfigurationManager.AppSettings["CacheDependencyAssembly"];
public static AggregateCacheDependency GetCategoryDependency()
{
if (!string.IsNullOrEmpty(path))
return DependencyAccess.CreateCategoryDependency().GetDependency();
else
return null;
}
public static AggregateCacheDependency GetProductDependency()
{
if (!string.IsNullOrEmpty(path))
return DependencyAccess.CreateProductDependency().GetDependency();
else
return null;
}
public static AggregateCacheDependency GetItemDependency()
{
if (!string.IsNullOrEmpty(path))
return DependencyAccess.CreateItemDependency().GetDependency();
else
return null;
}
}

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