从零开始搭建前后端分离的NetCore2.2（EF Core CodeFirst+Autofac）+Vue的项目框架之八MemoryCache与redis缓存的使用

 

　1.缓存概念

　　1.什么是缓存

　　　　这里要讲到的缓存是服务端缓存，简单的说，缓存就是将一些实时性不高，但访问又十分频繁，或者说要很长时间才能取到的数据给存在内存当中，当有请求时直接返回，不用经过数据库或接口获取。这样就可以减轻数据库的负担。

　　2.为什么要用缓存

　　　　总的来说就是为了提高响应速度（用户体验度），减少数据库访问频率。

　　　　在一个用户看来，软件使用的体验度才是关键，在对实时性要求不高的情况下，用户肯定会觉得打开界面的响应速度快，能保证平常工作的应用才是好的。因此为了满足这个需求，通过使用缓存，就可以保证满足在正常工作的前提下响应时间尽可能短。

　　　　例如：当客户端向服务器请求某个数据时，服务器先在缓存中找，如果在缓存中，就直接返回，无需查询数据库；如果请求的数据不在缓存中，这时再去数据库中找，找到后返回给客户端，并将这个资源加入缓存中。这样下次请求相同资源时，就不需

　　　   要连接数据库了。而且如果把缓存放在内存中，因为对内存的操作要比对数据库操作快得多，这样请求时间也会缩短。每当数据发生变化的时候（比如，数据有被修改，或被删除的情况下），要同步的更新缓存信息，确保用户不会在缓存取到旧的数据。

　　　　如果没有使用缓存，用户去请求某个数据，当用户量和数据逐渐增加的时候，就会发现每次用户请求的时间越来越长，且数据库无时不刻都在工作。这样用户和数据库都很痛苦，时间一长，就有可能发生下以下事情：

　　　　　　1.用户常抱怨应用打开速度太慢，页面经常无响应，偶尔还会出现崩溃的情况。

　　　　　　2.数据库连接数满或者说数据库响应慢（处理不过来）。

　　　　　　3.当并发量上来的时候，可能会导致数据库崩溃，使得应用无法正常使用。

　2.选用Redis还是Memcached

　　简单说下这两者的区别，两者都是通过key-value的方式进行存储的，Memcached只有简单的字符串格式，而Redis还支持更多的格式（list、 set、sorted set、hash table ），缓存时使用到的数据都是在内存当中，

　　不同的在于Redis支持持久化，集群、简单事务、发布/订阅、主从同步等功能，当断电或软件重启时，Memcached中的数据就已经不存在了，而Redis可以通过读取磁盘中的数据再次使用。

　　这里提高Windows版的安装包：传送门          可视化工具：因文件太大无法上传到博客园。代码仓库中有，需要的私信哦~

　3.两者在NetCore 中的使用

　　Memcached的使用还是相当简单的，首先在 Startup 类中做以下更改，添加缓存参数  赋值给外部类来方便使用　　

        public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env, IMemoryCache memoryCache)
        {
            //....  省略部分代码
            DemoWeb.MemoryCache = memoryCache;
            //....  省略部分代码
        }    

DemoWeb中的代码：

 public class DemoWeb
    {
      
        //....省略部分代码

        /// <summary>
        /// MemoryCache
        /// </summary>
        public static IMemoryCache MemoryCache { get; set; }

        /// <summary>
        /// 获取当前请求客户端IP
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static string GetClientIp()
        {
            var ip = HttpContext.Request.Headers["X-Forwarded-For"].FirstOrDefault()?.Split(',')[0].Trim();
            if (string.IsNullOrEmpty(ip))
            {
                ip = HttpContext.Connection.RemoteIpAddress.ToString();
            }
            return ip;
        }
    }

　　然后创建 MemoryCache 来封装些缓存的简单方法

    /// <summary>
    /// MemoryCache缓存
    /// </summary>
    public class MemoryCache
    {
        private static readonly HashSet<string> Keys = new HashSet<string>();

        /// <summary>
        /// 缓存前缀
        /// </summary>
        public string Prefix { get; }

        /// <summary>
        /// 构造函数
        /// </summary>
        /// <param name="prefix"></param>
        public MemoryCache(string prefix)
        {
            Prefix = prefix + "_";
        }

        /// <summary>
        /// 获取
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T"></typeparam>
        /// <param name="key"></param>
        /// <returns></returns>
        public T Get<T>(string key)
        {
            return DemoWeb.MemoryCache.Get<T>(Prefix + key);
        }

        /// <summary>
        /// 设置 无过期时间
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        /// <param name="data"></param>
        public void Set(string key, object data)
        {
            key = Prefix + key;
            DemoWeb.MemoryCache.Set(key, data);
            if (!Keys.Contains(key))
            {
                Keys.Add(key);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 设置
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        /// <param name="data"></param>
        /// <param name="absoluteExpiration"></param>
        public void Set(string key, object data, DateTimeOffset absoluteExpiration)
        {
            key = Prefix + key;
            DemoWeb.MemoryCache.Set(key, data, absoluteExpiration);
            if (!Keys.Contains(key))
            {
                Keys.Add(key);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 设置
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        /// <param name="data"></param>
        /// <param name="absoluteExpirationRelativeToNow"></param>
        public void Set(string key, object data, TimeSpan absoluteExpirationRelativeToNow)
        {
            key = Prefix + key;
            DemoWeb.MemoryCache.Set(key, data, absoluteExpirationRelativeToNow);
            if (!Keys.Contains(key))
            {
                Keys.Add(key);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 设置
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        /// <param name="data"></param>
        /// <param name="expirationToken"></param>
        public void Set(string key, object data, IChangeToken expirationToken)
        {
            key = Prefix + key;
            DemoWeb.MemoryCache.Set(key, data, expirationToken);
            if (!Keys.Contains(key))
            {
                Keys.Add(key);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 设置
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        /// <param name="data"></param>
        /// <param name="options"></param>
        public void Set(string key, object data, MemoryCacheEntryOptions options)
        {
            key = Prefix + key;
            DemoWeb.MemoryCache.Set(key, data, options);
            if (!Keys.Contains(key))
            {
                Keys.Add(key);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 移除某个
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        public void Remove(string key)
        {
            key = Prefix + key;
            DemoWeb.MemoryCache.Remove(key);
            if (Keys.Contains(key))
            {
                Keys.Remove(key);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 清空所有
        /// </summary>
        public void ClearAll()
        {
            foreach (var key in Keys)
            {
                DemoWeb.MemoryCache.Remove(key);
            }
            Keys.Clear();
        }

    }

　　其实接下来就可以直接使用缓存了，但为了方便使用，再建一个缓存类别的中间类来管理。

    public class UserCache
    {
        private static readonly MemoryCache Cache = new MemoryCache("User");

        private static TimeSpan _timeout = TimeSpan.Zero;
        private static TimeSpan Timeout
        {
            get
            {
                if (_timeout != TimeSpan.Zero)
                    return _timeout;
                try
                {
                    _timeout = TimeSpan.FromMinutes(20);
                    return _timeout;
                }
                catch (Exception)
                {
                    return TimeSpan.FromMinutes(10);
                }
            }
        }
        public static void Set(string key,string cache)
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(cache))
                return;

            Cache.Set(key, cache, Timeout);
        }


        public static string Get(string key)
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(key))
                return default(string);

            return Cache.Get<string>(key);
        }
    }

　　测试是否可以正常使用：代码与截图

        [HttpGet]
        [Route("mecache")]
        public ActionResult ValidToken()
        {
            var key = "tkey";
            UserCache.Set(key, "测试数据");
            return Succeed(UserCache.Get(key));
        }    

　　可以清楚的看到 MemoryCache 可以正常使用。  

　　那么接下来将讲到如何使用 Redis 缓存。先在需要封装基础类的项目 Nuget 包中添加  StackExchange.Redis  依赖。然后添加Redis 连接类

 internal class RedisConnectionFactory
    {
        public string ConnectionString { get; set; }
        public string Password { get; set; }

        public ConnectionMultiplexer CurrentConnectionMultiplexer { get; set; }


        /// <summary>
        /// 设置连接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public void SetConnectionString(string connectionString)
        {
            ConnectionString = connectionString;
        }

        /// <summary>
        /// 设置连接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public void SetPassword(string password)
        {
            Password = password;
        }

        public ConnectionMultiplexer GetConnectionMultiplexer()
        {
            if (CurrentConnectionMultiplexer == null || !CurrentConnectionMultiplexer.IsConnected)
            {
                if (CurrentConnectionMultiplexer != null)
                {
                    CurrentConnectionMultiplexer.Dispose();
                }

                CurrentConnectionMultiplexer = GetConnectionMultiplexer(ConnectionString);
            }

            return CurrentConnectionMultiplexer;
        }


        private ConnectionMultiplexer GetConnectionMultiplexer(string connectionString)
        {
            ConnectionMultiplexer connectionMultiplexer;

            if (!string.IsNullOrWhiteSpace(Password) && !connectionString.ToLower().Contains("password"))
            {
                connectionString += $",password={Password}";
            }

            var redisConfiguration = ConfigurationOptions.Parse(connectionString);
            redisConfiguration.AbortOnConnectFail = true;
            redisConfiguration.AllowAdmin = false;
            redisConfiguration.ConnectRetry = 5;
            redisConfiguration.ConnectTimeout = 3000;
            redisConfiguration.DefaultDatabase = 0;
            redisConfiguration.KeepAlive = 20;
            redisConfiguration.SyncTimeout = 30 * 1000;
            redisConfiguration.Ssl = false;

            connectionMultiplexer = ConnectionMultiplexer.Connect(redisConfiguration);

            return connectionMultiplexer;
        }
    }

　　再添加Redis客户端类

    /// <summary>
    /// Redis Client
    /// </summary>
    public class RedisClient : IDisposable
    {
        public int DefaultDatabase { get; set; } = 0;

        private readonly ConnectionMultiplexer _client;
        private IDatabase _db;

        public RedisClient(ConnectionMultiplexer client)
        {
            _client = client;
            UseDatabase();
        }

        public void UseDatabase(int db = -1)
        {
            if (db == -1)
                db = DefaultDatabase;
            _db = _client.GetDatabase(db);
        }


        public string StringGet(string key)
        {
            return _db.StringGet(key).ToString();
        }


        public void StringSet(string key, string data)
        {
            _db.StringSet(key, data);
        }

        public void StringSet(string key, string data, TimeSpan timeout)
        {
            _db.StringSet(key, data, timeout);
        }


        public T Get<T>(string key)
        {
            var json = StringGet(key);
            if (string.IsNullOrEmpty(json))
            {
                return default(T);
            }

            return json.ToNetType<T>();
        }

        public void Set(string key, object data)
        {
            var json = data.ToJson();
            _db.StringSet(key, json);
        }

        public void Set(string key, object data, TimeSpan timeout)
        {
            var json = data.ToJson();
            _db.StringSet(key, json, timeout);
        }

        /// <summary>
        /// Exist
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        /// <returns></returns>
        public bool Exist(string key)
        {
            return _db.KeyExists(key);
        }

        /// <summary>
        /// Delete
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        /// <returns></returns>
        public bool Delete(string key)
        {
            return _db.KeyDelete(key);
        }

        /// <summary>
        /// Set Expire to Key
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        /// <param name="expiry"></param>
        /// <returns></returns>
        public bool Expire(string key, TimeSpan? expiry)
        {
            return _db.KeyExpire(key, expiry);
        }

        /// <summary>
        /// 计数器  如果不存在则设置值，如果存在则添加值  如果key存在且类型不为long  则会异常
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        /// <param name="value"></param>
        /// <param name="expiry">只有第一次设置有效期生效</param>
        /// <returns></returns>
        public long SetStringIncr(string key, long value = 1, TimeSpan? expiry = null)
        {
            var nubmer = _db.StringIncrement(key, value);
            if (nubmer == 1 && expiry != null)//只有第一次设置有效期（防止覆盖）
                _db.KeyExpireAsync(key, expiry);//设置有效期
            return nubmer;
        }

        /// <summary>
        /// 读取计数器
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        /// <returns></returns>
        public long GetStringIncr(string key)
        {
            var value = StringGet(key);
            return string.IsNullOrWhiteSpace(value) ? 0 : long.Parse(value);
        }

        /// <summary>
        /// 计数器-减少 如果不存在则设置值，如果存在则减少值  如果key存在且类型不为long  则会异常
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        /// <returns></returns>
        public long StringDecrement(string key, long value = 1)
        {
            var nubmer = _db.StringDecrement(key, value);
            return nubmer;
        }



        public void Dispose()
        {
            _client?.Dispose();
        }
    }

　　然后再添加Redis连接生成工具类

    public static class RedisFactory
    {
        private static readonly object Locker = new object();

        private static RedisConnectionFactory factory;

        private static void InitRedisConnection()
        {
            try
            {
                factory = new RedisConnectionFactory();
                var connectionString = DemoWeb.Configuration["Redis:ConnectionString"];
#if DEBUG
                connectionString = "127.0.0.1:6379";
#endif
                factory.ConnectionString = connectionString;
                factory.Password = DemoWeb.Configuration["Redis:Pwd"];

            }
            catch (Exception e)
            {
                LogHelper.Logger.Fatal(e, "Redis连接创建失败。");
            }
        }

        public static RedisClient GetClient()
        {
            //先判断一轮,减少锁,提高效率
            if (factory == null || string.IsNullOrEmpty(factory.ConnectionString))
            {
                //防止并发创建
                lock (Locker)
                {
                    InitRedisConnection();
                }
            }

            return new RedisClient(factory.GetConnectionMultiplexer())
            {
                DefaultDatabase = DemoWeb.Configuration["Redis:DefaultDatabase"].ToInt()
            };

        }
    }

　　这里要使用到前面的静态扩展方法。请自行添加  传送门 ，还需要将 Startup 类中的 Configuration 给赋值到 DemoWeb中的 Configuration 字段值来使用。

　　在配置文件 appsettings.json 中添加

  "Redis": {
    "ConnectionString": "127.0.0.1:6379",
    "Pwd": "",
    "DefaultDatabase": 0
  }

　　再添加Redis缓存使用类

    /// <summary>
    /// Redis缓存
    /// </summary>
    public class RedisCache
    {
        private static RedisClient _client;
        private static RedisClient Client => _client ?? (_client = RedisFactory.GetClient());

        private static string ToKey(string key)
        {
            return $"Cache_redis_{key}";
        }

        /// <summary>
        /// 获取
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T"></typeparam>
        /// <param name="key"></param>
        /// <returns></returns>
        public static T Get<T>(string key)
        {
            try
            {
                var redisKey = ToKey(key);
                return Client.Get<T>(redisKey);
            }
            catch (Exception e)
            {
                LogHelper.Logger.Fatal(e, "RedisCache.Get 
 key:{0}", key);
                return default(T);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 尝试获取
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T"></typeparam>
        /// <param name="key"></param>
        /// <param name="result"></param>
        /// <returns></returns>
        private static T TryGet<T>(string key, out bool result)
        {
            result = true;
            try
            {
                var redisKey = ToKey(key);
                return Client.Get<T>(redisKey);
            }
            catch (Exception e)
            {
                LogHelper.Logger.Fatal(e, "RedisCache.TryGet 
 key:{0}", key);
                result = false;
                return default(T);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 获取
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T"></typeparam>
        /// <param name="key"></param>
        /// <param name="setFunc"></param>
        /// <param name="expiry"></param>
        /// <param name="resolver"></param>
        /// <returns></returns>
        public static T Get<T>(string key, Func<T> setFunc, TimeSpan? expiry = null)
        {
            var redisKey = ToKey(key);
            var result = TryGet<T>(redisKey, out var success);
            if (success && result == null)
            {
                result = setFunc();
                try
                {
                    Set(redisKey, result, expiry);
                }
                catch (Exception e)
                {
                    LogHelper.Logger.Fatal(e, "RedisCache.Get<T> 
 key:{0}", key);
                }
            }
            return result;
        }

        /// <summary>
        /// 设置
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T"></typeparam>
        /// <param name="key"></param>
        /// <param name="value"></param>
        /// <param name="expiry"></param>
        /// <returns></returns>
        public static bool Set<T>(string key, T value, TimeSpan? expiry = null)
        {
            var allRedisKey = ToKey("||Keys||");
            var redisKey = ToKey(key);

            var allkeyRedisValue = Client.StringGet(allRedisKey);
            var keys = allkeyRedisValue.ToNetType<List<string>>() ?? new List<string>();
            if (!keys.Contains(redisKey))
            {
                keys.Add(redisKey);
                Client.Set(allRedisKey, keys);
            }
            if (expiry.HasValue)
            {
                Client.StringSet(redisKey, value.ToJson(), expiry.Value);
            }
            else
            {
                Client.StringSet(redisKey, value.ToJson());
            }

            return true;
        }

        /// <summary>
        /// 重新设置过期时间
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        /// <param name="expiry"></param>
        public static void ResetItemTimeout(string key, TimeSpan expiry)
        {
            var redisKey = ToKey(key);
            Client.Expire(redisKey, expiry);
        }

        /// <summary>
        /// Exist
        /// </summary>
        /// <param name="key">原始key</param>
        /// <returns></returns>
        public static bool Exist(string key)
        {
            var redisKey = ToKey(key);
            return Client.Exist(redisKey);
        }

        /// <summary>
        /// 计数器 增加  能设置过期时间的都设置过期时间
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        /// <param name="value"></param>
        /// <param name="expiry"></param>
        /// <returns></returns>
        public static bool SetStringIncr(string key, long value = 1, TimeSpan? expiry = null, bool needRest0 = false)
        {
            var redisKey = ToKey(key);
            try
            {
                if (expiry.HasValue)
                {
                    if (Exist(key) && needRest0)
                    {
                        var exitValue = GetStringIncr(key);
                        Client.SetStringIncr(redisKey, value - exitValue, expiry.Value);
                    }
                    else
                    {
                        Client.SetStringIncr(redisKey, value, expiry.Value);
                    }
                }
                else
                {
                    if (Exist(key) && needRest0)
                    {
                        var exitValue = GetStringIncr(key);
                        Client.SetStringIncr(redisKey, value - exitValue);
                    }
                    else
                    {
                        Client.SetStringIncr(redisKey, value);
                    }
                }
            }
            catch (Exception e)
            {
                LogHelper.Logger.Fatal($"计数器-增加错误，原因：{e.Message}");
                return false;
            }
            return true;
        }

        /// <summary>
        /// 读取计数器
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        /// <returns></returns>
        public static long GetStringIncr(string key)
        {
            var redisKey = ToKey(key);
            return Client.GetStringIncr(redisKey);
        }

        /// <summary>
        /// 计数器 - 减少
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        /// <returns></returns>
        public static bool StringDecrement(string key, long value = 1)
        {
            var redisKey = ToKey(key);
            try
            {
                Client.StringDecrement(redisKey, value);
                return true;
            }
            catch (Exception e)
            {
                LogHelper.Logger.Fatal($"计数器-减少错误，原因：{e.Message}");
                return false;
            }
        }

        /// <summary>
        /// 删除
        /// </summary>
        /// <param name="key"></param>
        /// <returns></returns>
        public static bool Delete(string key)
        {
            var redisKey = ToKey(key);
            return Client.Delete(redisKey);
        }

        /// <summary>
        /// 清空
        /// </summary>
        public static void Clear()
        {
            //因为codis不支持keys之类的命令，所以只能自己记录下来，然后通过这个来清理。
            var redisKey = ToKey("||Keys||");

            var keys = Client.Get<List<string>>(redisKey);
            var notExists = new List<string>();
            foreach (var key in keys)
            {
                if (Client.Exist(key))
                    Client.Delete(key);
                else
                    notExists.Add(key);
            }
            if (notExists.Count > 0)
            {
                keys.RemoveAll(s => notExists.Contains(s));
                Client.Set(redisKey, keys);
            }
        }
    }

　　到这来基本就快可以拿来测试是否可以用了。但是前提是得把 Redis 给运行起来。

　　将上面的 Redis安装包安装，并启动所安装文件夹中的 redis-server.exe 程序，若出现闪退情况，就运行 redis-cli.exe 程序，然后输入 shutdown 按下回车，重新运行 redis-server.exe 程序，就会出现这个界面。

　　到这来，添加一个测试方法来看看效果。借助Redis可视化工具查看结果如下

　　测试完美成功，由于时间问题，上面 RedisCache只有字符串的方法，没有加其它类型的方法。有需要的自己加咯~

　　在下一篇中将介绍如何在NetCore中如何使用 过滤器来进行权限验证

　　有需要源码的可通过此 GitHub 链接拉取 觉得还可以的给个 start 哦，谢谢！svn中新加上了Redis安装包及可视化工具。