缓存主要是为了提高数据的读取速度。因为服务器和应用客户端之间存在着流量的瓶颈，所以读取大容量数据时，使用缓存来直接为客户端服务，可以减少客户端与服务器端的数据交互，从而大大提高程序的性能。

本章从缓存所在的命名空间“System.Web.Caching”开始，详细介绍框架提供的缓存类和操作方法，主要涉及简单数据的缓存、数据缓存依赖和数据库缓存依赖三个技术要点，最后演示一个完全使用缓存实现数据读取的实例。讲解流程如图16-1所示。

图16-1  缓存命名空间的讲解流程

16.1  System.Web.Caching简介

本节从缓存命名空间的总体简介和组成结构入手，从整体上对System.Web.Caching进行概述。

16.1.1  System.Web.Caching概述

System.Web.Caching是用来管理缓存的命名空间。缓存就是将服务器端的数据暂时保存在客户端，方便用户的读取。缓存命名空间的父级空间是“System.Web”，由此可以看出，缓存通常用于Web网站的开发，包括在B/S项目中的开发。缓存的设计主要是考虑到网络带宽可能会延缓数据的提交和回发，如果将数据保存在客户端，用户可以直接从客户端读取数据，这样数据就是从本地提取的，不会再受网络的影响。

System.Web.Caching命名空间提供与缓存有关的所有操作类，具体包括哪些类将在下一节详细介绍。

16.1.2  System.Web.Caching命名空间内的类组成

缓存命名空间主要提供三种操作：缓存数据对象、对象的缓存依赖和数据库的缓存依赖。其中缓存任何对象都使用一个类Cache，但当缓存发生改变时，普通对象和数据库对象的依赖处理不同。

图16-2罗列的是在三层结构中缓存的部署情况。两个依赖类CacheDependency和SqlCache Dependency主要更改发生变化的缓存数据，起到通知的作用。当数据没有被缓存时，使用Cache类进行添加。

下面根据图16-2的部署，来介绍图中使用的缓存类。这些类的说明如表16-1所示。

图16-2  三层结构中缓存的部署图

表16-1  缓存命名空间中的类及其说明

16.2  管理缓存的类：Cache类

Cache类用来存储数据对象，并提供方法对这些对象进行编辑。本节主要介绍Cache类包含的方法，以及如何使用这些方法实现数据对象的缓存。

16.2.1  功能说明

Cache类属于字典类，其根据一定的规则存储用户需要的数据，这些数据的类型不受限制，可以是字符串、数组、数据表、Dataset和哈希表等。

使用Cache类的优点是当缓存的数据发生变化时，Cache类会让数据失效，并实现缓存数据的重新添加，然后通知应用程序，报告缓存的及时更新。

16.2.2  语法定义

Cache类的语法定义如下：

public sealed class Cache : IEnumerable

通过其定义可以发现，Cache类是“sealed”定义的类，表示此类被密封，不能被继承。同时Cache类还继承了IEnumerable接口，表示允许对集合中的数据进行枚举操作。

缓存的生命周期随着应用程序域的活动结束而终止，也就是说只要应用程序域依然处于活动状态，缓存就会一直保持，因为每个应用程序域都会创建一个缓存实例。此实例的信息通过HttpContext对象的Cache属性或Page对象的Cache属性获取。

下面的代码演示如何将数组数据添加到缓存中：

ArrayList myarray = new ArrayList();        //创建数组数据

myarray.Add("1.学习园地");

myarray.Add("2.交流论坛");

myarray.Add("3.帮助");

Cache.Add("Category", myarray);        //将数组添加到缓存中

16.2.3  方法详解

Cache类的方法主要提供对缓存数据的编辑操作，如增、删、改等。其中最常用的方法及其说明如表16-2所示。

表16-2  Cache类的主要方法及其说明

技巧：要想修改缓存数据，只需要重新为缓存赋值即可。

最需要注意的是Add方法，其使用语法如下：

public Object Add (

     string key,

     Object value,

     CacheDependency dependencies,

     DateTime absoluteExpiration,

     TimeSpan slidingExpiration,

     CacheItemPriority priority,

     CacheItemRemovedCallback onRemoveCallback

)

在使用Add方法时，以上7个参数是必需的，其代表意义如下：

— 参数“key”代表缓存数据项的键值，必须是唯一的。

— 参数“value”代表缓存数据的内容，可以是任意类型。

— 参数“dependencies”表示缓存的依赖项，也就是此项的更改意味着缓存内容已经过期。如果没有依赖项，可将此值设置为NULL。

— 参数“absoluteExpiration”是日期型数据，表示缓存过期的时间，.NET 2.0提供的缓存在过期后是可以使用的，能使用多长时间，就看这个参数的设置。

— 参数“slidingExpiration”的类型表示一段时间间隔，表示缓存参数将在多长时间以后被删除，此参数与absoluteExpiration参数相关联。

— 参数“priority”表示撤销缓存的优先值，此参数的值取自枚举变量“CacheItemPriority”，优先级低的数据项将先被删除。此参数主要用在缓存退出对象时。

— 参数“onRemoveCallback”表示缓存删除数据对象时调用的事件，一般用做通知程序。

下面的代码演示了如何应用Cache类的这些方法。在使用本代码时需要注意，代码中使用了Arraylist对象，所以需要添加对命名空间“System.Collections”的引用，同时使用Cache类别忘记了添加命名空间“System.Web.Caching”。

    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)

    {

        ArrayList myarray = new ArrayList();         //创建数组数据

        myarray.Add("1.学习园地");

        myarray.Add("2.交流论坛");

        myarray.Add("3.帮助");

        //将数组添加到缓存中——使用Add方法

        Cache.Add("Category", myarray, null, DateTime.Now.AddSeconds(60), TimeSpan.Zero, CacheItemPriority.Normal, null);

        myarray[1] = "2.交流园地";                     //修改数组数据  

        Cache.Insert("Category", myarray);           //使用Insert方法修改缓存数据

        string tmpStr = "这是一个临时数据";

        Cache["tmpdata"] = tmpStr;

        //使用Get方法获取缓存数据

        Response.Write(Cache.Get("tmpdata").ToString()+"<br/>");/

        Cache["tmpdata"] = "这是一个临时字符串";         //重新为缓存赋值的技巧

        Response.Write(Cache.Get("tmpdata").ToString() + "<br/>");

        //使用GetType方法判断缓存数据的类型

        if (Cache["Category"].GetType().Name == "ArrayList")

            Response.Write("类型是数组");

        //使用GetEnumerator方法遍历缓存中的数据

        IDictionaryEnumerator mycache = Cache.GetEnumerator();

        while (mycache.MoveNext())

            Response.Write(mycache.Value + "<br/>");

        Cache.Remove("tmpdata");//使用Remove方法移除缓存的临时数据

}

技巧：在使用GetType方法时，如果要判断类型，需要使用Object.GetType().Name属性获取类型的名称。

上述代码的运行结果如下：

这是一个临时数据

这是一个临时字符串

类型是数组这是一个临时字符串

System.Collections.ArrayList

其中在读取类型为ArrayList的数据时，由于没有进行类型转换，所以取出的是类型为“System.Collections.ArrayList”的对象。本书会在本节最后的实例中介绍如何读取数组的详细内容。

16.2.4  属性详解

Cache类的属性主要用来获取缓存数据的一些基本信息，如缓存的项总数、指定位置的缓存项等。本书主要介绍两个属性：Count和Item。

Count用来获取缓存中所有的项的总数。使用方法如下：

Response.Write(Cache.Count);

Item用于返回指定项的内容，一般继承“IEnumerable”接口的类都有这样的属性，注意项需要使用“[ ]”包装。其使用方法如下：

Response.Write(Cache[“Category”].ToString());

16.2.5  典型应用：实现数据的缓存快速读取功能

Cache主要用来缓存使用频率高且不需经常更新的数据。本例实现一个目录列表的缓存。为了简便，列表的内容并没有从数据库中读取，而是保存在一个ArrayList对象中。

本例的目的是将目录列表填充到下拉框中，当缓存失效后，目录列表的内容为空。演示的步骤如下所述。

  在VS2005中创建一个网站，命名为“CacheSample”。

  打开默认生成的Default.aspx页，在其中添加一个下拉列表框和一个按钮。

  按F7键切换到页面的代码视图。不要忘记对命名空间的引用，代码如下：

using System.Web.Caching;

using System.Collections;

   在“Page_Load”事件中判断是否存在目录缓存，如果没有，则将目录添加到缓存中。详细代码如下所示，其中目录列表的保存时间是5秒。

protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)

{

    if (!Page.IsPostBack)

    {

       ArrayList myarray = new ArrayList();//假设ArrayList的内容来自数据库

        myarray.Add("古代历史");

        myarray.Add("当代文学");

        myarray.Add("流行小说");

        myarray.Add("武侠小说");

        if (Cache["Categorys"] == null)  //判断是否存在缓存

        {

            //如果缓存不存在,则添加——保存时间是5秒

            Cache.Add("Categorys", myarray, null, DateTime.Now.AddSeconds(5),

                TimeSpan.Zero, CacheItemPriority.Normal, null);

        }

    }

}

  回到设计视图，双击按钮控件，切换到按钮的事件代码中。

  在按钮的双击事件中，需要判断是否有目录的缓存，有则在下拉框中显示目录内容，没有则清空下拉框。详细代码如下：

protected void Button1_Click(object sender, EventArgs e)

{

    if (Cache["Categorys"] != null)        //判断缓存是否失效

    {

        //如果没有失效，则取出缓存的列表，注意类型的转换。

        DropDownList1.DataSource = (ArrayList)Cache["Categorys"];

        DropDownList1.DataBind();

    }

    else

    {

        DropDownList1.Items.Clear();   //如果已经失效，则清空列表

    }

}

  按Ctrl+S组合键保存所有的代码，再按F5键运行程序。在5秒以内如果单击按钮，则正常显示目录列表，如果超过5秒，则缓存对象已经不存在，所以下拉列表框的内容为空。

本节主要介绍了Cache类的使用方法，其中并没有涉及缓存依赖内容，即当实际数据改变时，缓存是否随着改变。下一节将通过学习“CacheDependency”类了解缓存依赖的详细实现。

16.3  缓存依赖类：CacheDependency类

CacheDependency类是架设在Cache类和实际数据之间的桥梁。本节将详细介绍如何利用CacheDependency类实现数据缓存的及时更新。

16.3.1  功能说明

CacheDependency类被称为是缓存依赖类，其具体意义表现在当缓存对象的实际数据发生改变时，它能及时通知缓存对象。例如缓存对象“Category”保存的是一个XML文件的数据，如果XML文件发生了变化，那么系统通过CacheDependency类就会及时更新缓存对象“Category”的内容，这样就能保证用户读取的永远是最新的数据。

16.3.2  语法定义

CacheDependency类的语法定义如下：

public class CacheDependency : IDisposable

其中继承了接口“IDisposable”，此接口主要用来定义释放分配的非托管资源的方法。继承此接口必须实现方法Dispose，以实现资源的释放。

CacheDependency类的构造函数实现了8个重载，下面的代码列出了这些重载的函数，并详细说明了各函数的参数。了解这些函数就可以知道CacheDependency究竟能为缓存带来什么优势。

    //假设缓存的来源文件是当前目录下的data.xml文件

    //缓存依赖的文件路径

    CacheDependency mydep = new CacheDependency("data.xml");

    //缓存依赖的文件可以有多个

    CacheDependency mydep1=new CacheDependency(new string []{"data.xml","data1.xml"});

    //检查缓存依赖更改的依据时间

    CacheDependency mydep2 = new CacheDependency("data.xml", DateTime.Now);

    //检查多个依赖文件更改的依据时间

    CacheDependency mydep3 = new CacheDependency(new string[] { "data.xml", "data1.xml" }, DateTime.Now);

    //检查依赖多个文件，也依赖多个缓存键值

    CacheDependency mydep4 = new CacheDependency(new string[] { "data.xml", "data1.xml" },

        new string[] { "Category", "Category1" });

    //关联依赖，还可以依赖于另一个文件缓存依赖

    CacheDependency mydep5 = new CacheDependency(new string[] { "data.xml", "data1.xml" },

        new string[] { "Category", "Category1" }, mydep);

    //文件和键值上次修改的依据时间

    CacheDependency mydep6 = new CacheDependency(new string[] { "data.xml", "data1.xml" },

        new string[] { "Category", "Category1" }, DateTime.Now);

    //文件、另一个缓存依赖和键值上次修改的依据时间

    CacheDependency mydep6 = new CacheDependency(new string[] { "data.xml", "data1.xml" },

new string[] { "Category", "Category1" }, mydep,DateTime.Now);

16.3.3  方法和属性

虽然CacheDependency类完成了很重要的功能，但其组成结构却比较简单，主要有两个属性和一个方法。

— 属性“HasChanged”：判断CacheDependency对象是否已更改。

— 属性“UtcLastModified”：返回上次依赖项的修改日期

— 方法“Dispose”：释放CacheDependency对象所占有的资源。因为缓存类继承了接口“IDispose”，所以必须实现此方法。

由于缓存类的构成比较简单，本节并没有给出演示代码，属性和方法的使用将在下一节的实例中演示。

注意：只有Cache类的Insert和Add方法才可以为缓存添加依赖项。

16.3.4  典型应用：用CacheDependency获取最新的数据

本例主要演示如何使用CacheDependency类实现数据的及时更新。实例中使用一个GridView控件显示XML文件的数据，当XML文件的数据发生改变时，客户端可以及时更新。其实现的功能如图16-3所示。

图16-3  用CacheDependency获取最新数据的功能实现图

演示的详细步骤如下所述。

     打开VS2005，创建一个网站，命名为“CacheDependencySample”。

     在网站根目录下，添加一个XML文件，用来为控件提供数据，内容如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>

<book>

     <bookinfo>

         <name>英国古代</name>

         <price>28.00</price>

     </bookinfo>

     <bookinfo>

         <name>中国历史</name>

         <price>20.00</price>

     </bookinfo>

</book>

     打开默认生成的Default.aspx页，添加一个GridView控件和一个按钮控件。

     按F7键切换到窗体的代码视图，在Page_Load事件中书写生成缓存的代码。详细内容如下：

private static CacheDependency mydepen;

protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)

{

    if (!IsPostBack)

    {

        //创建XML数据源

        DataSet myds = new DataSet();

        //数据源来自文件data.xml

        myds.ReadXml(this.MapPath(Request.ApplicationPath + @"/data.xml"));

        //判断是否存在缓存

        if (Cache["BOOKS"] == null)

        {

            //创建缓存依赖

           mydepen = new CacheDependency(this.MapPath(Request.ApplicationPath

                + @"/data.xml"));

            //添加缓存项

            Cache.Add("BOOKS", myds, mydepen, DateTime.Now.AddSeconds(10), TimeSpan.Zero,

                CacheItemPriority.Normal, null);

        }

    }

}

注意：使用XML文件读取方法，必须添加XML操作方法所在的命名空间“System.Xml”。

     切换回设计视图，再双击按钮控件，此时光标停靠在按钮的Click事件内。在此事件内书写代码，判断XML文件的数据是否已更新，如果已更新则给出提示，并重新添加缓存依赖项，否则直接从缓存读取GridView控件的数据。

     在“Button1_Click”事件内书写的详细代码如下：

protected void Button1_Click(object sender, EventArgs e)

{

    //判断缓存是否发生了变化

    if (mydepen.HasChanged)

    {

        Response.Write("Sorry,数据发生了变化！上次修改时间是：" + mydepen.UtcLastModified);

    }

    //判断缓存项是否还在

    if (Cache["BOOKS"] == null)

        {

        //重新设置缓存项

            DataSet myds = new DataSet();

            myds.ReadXml(this.MapPath(Request.ApplicationPath + @"/data.xml"));

            mydepen = new CacheDependency(this.MapPath(Request.ApplicationPath + @"/ data.xml"));

        Cache.Add("BOOKS", myds, mydepen, DateTime.Now.AddSeconds(10), TimeSpan.Zero,

CacheItemPriority.Normal, null);

        }

        GridView1.DataSource = Cache["BOOKS"];

        GridView1.DataBind();

}

注意：当XML文件发生改变后，其实缓存依赖和缓存项都被移除了，必须重新定义。

     按Ctrl+S组合键保存代码的修改。再按F5键运行程序，单击“获取数据”按钮，GridView就会显示XML文件的内容。

     程序运行正常后，在后台修改XML文件的内容，然后再单击“获取数据”按钮，则出现更改数据的提示，同时GridView显示了新的内容。图16-4和图16-5是数据更改前和更改后的效果对比。

图16-4  初次获取的数据效果图                 图16-5  更改数据后的显示效果图

16.4  数据库缓存依赖类：SqlCacheDependency类

数据库缓存依赖主要解决的是当数据库的内容发生改变时，如何及时通知缓存，并更新缓存中的数据的问题。本节就介绍如何使用SQL Server 2005和.NET 2.0实现数据库的缓存依赖。

16.4.1  功能说明

SqlCacheDependency类的使用需要结合SQL Server 2005数据库，目前还没有Oracle数据库的缓存依赖。

16.4.2  语法定义

SqlCacheDependency类的使用语法如下：

public class SqlCacheDependency : IDisposable

其中继承了接口“IDisposable”，此接口主要用来定义释放分配的非托管资源的方法。继承此接口必须实现方法Dispose，用来实现资源的释放。

SqlCacheDependency类主要的构造函数如下：

public SqlCacheDependency(string database,string table)

其中参数一代表要启用缓存的数据库，参数二表示缓存的表。在实际使用过程中，只需要指明缓存的数据库和表即可。

16.4.3  方法和属性

SqlCacheDependency类的方法和属性同CacheDependency类相同，主要有三个。

—  HasChanged：判断数据库缓存依赖是否发生了变化。

—  UtcLastModified：获取缓存依赖上次更改的时间。

—  Dispose：释放缓存依赖所占用的资源。

这三个成员的使用方法同CacheDependency类的成员相似，本节不再赘述。

在下节要介绍的使用实例中，将不再使用代码的方式实现缓存依赖，而是使用“OutputCache”在.NET 2.0中提供的SqlCacheDependency参数实现数据库表的缓存。如果要使用编程的方式实现此功能，可参考CacheDependency类的实例。

16.4.4  使用SqlCacheDependency类的操作流程

要实现数据库缓存依赖，必须结合数据库的操作。在使用数据库缓存依赖前，必须进行5步操作。详细流程如图16-6所示。

只有具备了上述条件，才可以正常地使用数据库缓存依赖。下一节将结合这5步操作演示如何实现数据库的缓存依赖。

 
   创建数据库链接

   图16-6  使用数据库缓存依赖的流程

16.4.5  典型应用：获取数据库表最新数据的实例

本例要实现的功能是当数据库的内容发生变化时，保存在缓存中的数据项被更新。具体演示的步骤如下所述。

     在数据库中创建数据库“testCache”。

     在数据库“testCache”中添加表“CacheTable”，其信息如表16-3所示。

表16-3  CacheTable表的信息

     为数据库启用缓存通知。打开“开始”|“所有程序”|“Microsoft Visual Studio 2005”|“Visual Studio Tools”|“Visual Studio 2005命名提示”菜单命令。

   输入如下命令，其中“-ed”和“-et”分别代表启用缓存依赖数据库和启用缓存数据表。
         aspnet_regsql.exe -S  SqlServer服务器 -E -ed -d  数据库名称 -et -t  表名
         注意如果使用的数据库验证方式是“SQL Server身份验证”，则需要使用如下的启动命令：
         aspnet_regsql.exe -S  SqlServer服务器  -U <Username> -P <Password> -ed -d 数据库名称 -et -t 表名
        输入命令后，按回车键。如果执行成功，效果如图16-7所示。

     打开VS2005，新建一个网站，命名为“SqlCacheDependency”。

     按F5键运行程序，主要目的是生成一个默认的Web.Config文件。然后关闭运行的程序。

     在Web.config中配置数据库连接字符串，代码如下：

     <connectionStrings>

         <add name="TestCacheConnectionString" connectionString="Data Source=CGJ-57F90 CCA64C\sqlexpress;Initial Catalog=testCache;Integrated Security=True" providerName= "System.

Data.SqlClient"/>

     </connectionStrings>

  图16-7  启用数据库缓存依赖成功的提示图

    在“system.web”节点内，添加数据库缓存依赖的配置，详细代码如下所示。注意配置中的“connectionStringName”属性，要与前面创建的数据库连接字符串的名字相对应。

<caching>

     <sqlCacheDependency enabled = "true" pollTime = "1000" >

         <databases>

              <add name="testCache"

                 connectionStringName="TestCacheConnectionString"

                 pollTime = "1000"      />

         </databases>

     </sqlCacheDependency>

</caching>

     按Ctrl+S组合键保存配置文件的更改。

     打开默认生成的Default.aspx页，在设计视图中添加一个GridView控件，用来显示从数据库获取的数据。再添加一个Literal控件，主要用来显示时间，通过时间判断显示的是否是缓存中的数据。

     为GridView配置数据源。单击其任务列表，在“选择数据源”下拉框中，单击“新建数据源”命令，打开数据源的配置向导。

     在打开的数据源类型窗口中，选择“数据库”，单击“确定”按钮，出现选择连接字符串窗口，通过下拉列表选择刚刚创建的“TestCacheConnectionString”连接串。

     单击“下一步”按钮，出现“配置Select语句”对话框，在“列”列表框中选择“*”，表示选中所有列。

     单击“下一步”按钮出现测试查询对话框，然后单击“完成”按钮。

     按F7键切换到到代码视图，在“Page_Load”事件中添加如下代码（主要是显示当前的时间，用来判断是否是缓存数据）：

Literal1.Text = DateTime.Now.ToString();

     按Ctrl+S组合键保存当前页的设计，再按F5键运行程序。当刷新页面时，可以看到时间是不断变化的，这说明数据并没有来自缓存。

     打开Default.aspx页，在源代码视图的“<@page ”行下面，添加如下所示代码。其中使用的参数“SqlDependency”，就是用来添加数据库缓存依赖的。

 <%@ OutputCache Duration="3600" SqlDependency="testCache:CacheTable" VaryByParam="none" %>

注意：Duration参数是表示缓存的过期时间，单位是毫秒。

     按F5键运行程序，此时再刷新页面，发现当前的时间已经不再变化，因为整个页的数据被缓存了起来。

    此时修改数据库的内容，然后刷新运行着的页面，可以发现，数据跟着发生了变化。这就是数据库缓存依赖的体现。当数据库内容更新时，不管缓存的时间有没有到，缓存的内容都会被更新。

16.5  Session和Cache的区别

以前实现数据的缓存有很多种方法，有客户端的Cookie，有服务器端的Session和Application。其中Cookie是保存在客户端的一组数据，主要用来保存用户名等个人信息。Session则保存对话信息。Application则是保存在整个应用程序范围内的信息，相当于全局变量。通常使用最频繁的是Session，那么Session和Cache又有什么区别呢？

本节结合使用经验，详细介绍Session缓存和Cache缓存的区别。

（1）最大的区别是Cache提供缓存依赖来更新数据，而Session只能依靠定义的缓存时间来判断缓存数据是否有效。

（2）即使应用程序终止，只要Cache.Add方法中定义的缓存时间未过期，下次开启应用程序时，缓存的数据依然存在。而Session缓存只是存在于一次会话中，会话结束后，数据也就失效了。

（3）Session容易丢失，导致数据的不确定性，而Cache不会出现这种情况。

（4）由于Session是每次会话就被加载，所以不适宜存放大量信息，否则会导致服务器的性能降低。而Cache则主要用来保存大容量信息，如数据库中的多个表。

（5）VS2005的测试版提供了将缓存保存在硬盘上的参数，但正式版中取消了这个功能，估计其在以后版本中会重新实现。而Session目前只能保存在内存中，对其性能有影响。

为了提高Cache的有效利用率，建议对于不经常改动的数据使用Cache。

16.6  小结

本章主要介绍了如何使用System.Web.Caching命名空间下的类，主要包括以下三个：Cache, CacheDependency和SqlCacheDependency。Cache类主要用来创建缓存项，主要针对的是数据不经常改变，但又使用频繁的数据表或文件。另两个类是.NET 2.0新添加的缓存依赖服务。通过文件依赖或数据库依赖，可以实现缓存数据的及时更新。

通过本章的学习，希望可以提高读者编写的网站的数据读取速度，节约带宽，为Web 2.0时代的到来打下坚实的基础。

c#缓存介绍（转）