ASP.NET 4 快取 API 有两种:Cache 与 ObjectCache(MemoryCache)
ASP.NET 從最早期的版本就實做了一套好用的快取機制(System.Web.Caching.Cache)，一直以來任何非 ASP.NET 的應用程式 (例如 WinForm, WPF, Console, WinService, …) 若要使用快取機制都必須將System.Web.dll 參考進專案才能使用，但從 .NET 4.0 開始出現了另一個擴充性更強的快取機制，稱為Object Caching (物件快取) 機制，未來這兩套快取機制將各司其職、相輔相成。
從 .NET 4.0 開始，.Net Framework 參考了 ASP.NET 內建的快取機制，並明確實做了另一個獨立存在的快取組件：System.Runtime.Caching.dll，此組件非常的小，我用 NDepend 工具分析了一下此組件，總共 IL 指令集僅有 9,844 個而已，而 System.Web.dll 的 IL 指令集總共有 496,395 個之多，就算只計算System.Web.Caching 命名空間的 IL 也有 14,760 個，還是比這次新增的 System.Runtime.Caching.dll來的大。
備註：原本的 System.Web.Caching.Cache 類別依然存在，功能與之前一樣，還是可以正常使用。
這個新的 System.Runtime.Caching.dll 組件在 System.Runtime.Caching 命名空間 包含了一組全新的 Cache API，而此 API 包含了兩組核心類別：
- 透過一組抽象類別可讓你自行實做任意物件快取機制，例如: 實做分散式快取機制。
- 透過此抽象類別實做的記憶體快取機制類別: System.Runtime.Caching.MemoryCache 類別。
如果你曾經用過 ASP.NET Cache 物件，因為兩者的相似性非常高，所以要上手使用 MemoryCache 那可是非常容易，以下是 MemoryCache 的使用範例 ( 以 Windows Form 做範例 )：
- private void btnGet_Click(object sender, EventArgs e)
- {
- //Obtain a reference to the default MemoryCache instance.
- //Note that you can create multiple MemoryCache(s) inside
- //of a single application.
- ObjectCache cache = MemoryCache.Default;
- //In this example the cache is storing the contents of a file string
- fileContents = cache["filecontents"] as string;
- //If the file contents are not currently in the cache, then
- //the contents are read from disk and placed in the cache.
- if (fileContents == null)
- {
- //A CacheItemPolicy object holds all the pieces of cache
- //dependency and cache expiration metadata related to a single
- //cache entry.
- CacheItemPolicy policy = new CacheItemPolicy();
- //Build up the information necessary to create a file dependency.
- //In this case we just need the file path of the file on disk.
- List filePaths = new List();
- filePaths.Add("c:\\data.txt");
- //In the new cache API, dependencies are called "change monitors".
- //For this example we want the cache entry to be automatically expired
- //if the contents on disk change. A HostFileChangeMonitor provides
- //this functionality.
- policy.ChangeMonitors.Add(new HostFileChangeMonitor(filePaths));
- //Fetch the file's contents
- fileContents = File.ReadAllText("c:\\data.txt");
- //And then store the file's contents in the cache
- cache.Set("filecontents", fileContents, policy);
- }
- MessageBox.Show(fileContents);
- }
System.Web.Caching 中內建的 Cache 與 System.Runtime.Caching 的 MemoryCache 有幾點需注意：
- System.Runtime.Caching.dll 組件下的 MemoryCache 類別與 System.Web.dll 組件下的 Cache類別完全沒有相依性，兩者是完全獨立的組件，任何非 ASP.NET 應用程式都不應該載入System.Web.dll 組件來實做快取。
- ASP.NET 的 Cache 與 MemoryCache 雖然都是記憶體快取(In-memory cache)，但在 ASP.NET 中只能使用一份 Cache 物件，而在 MemoryCache 可在 AppDomain 中建立多份快取物件。
像我們之前在開發大型網站時，由於 ASP.NET 快取資料只能儲存在記憶體中，這對於大型網站來說非常不實用，甚至於”不能用”，有了 ObjectCache 機制這才出現了一絲生機，這時你就可以在 ASP.NET 中透過 ObjectCache 機制載入自訂的快取機制 (例如: Velocity, Memcached, ScaleOut, … ) 來加強網站的延展性 (Scalability)，相信此功能對擁有大量快取需求的開發人員來說絕對是一大福音。
.NET 4.0新增了一個System.Runtime.Caching命名空間，該命名空間主要提供了一個可擴充的資料快取框架，提供開發者使用與實作快取的功能。
在以往我們可能得自行將資料Load到記憶體中，在背景去監控是否變動或是過期需要更新，甚至是自行撰寫Cache Pool去做控管，甚至是套用LRU演算法去釋放，避免快取佔用過多的記憶體。在.NET 4.0以後，再也不用那麼麻煩了。
框架中比較重要的組成元件有ObjectCache、CacheItemPolicy、ChangeMonitor。
ObjectCache為記憶體快取框架中的主要類別，簡單的說就是一個快取池。提供存取快取所需方法和屬性，支援加入、擷取與更新快取資料，主要職責為建立管理快取的元素、指定快取回收與到期的資訊、觸發變更事件。快取框架中所提供的MemoryCache類別即為ObjectCache抽象類別的實作，可將從快取介質所讀出的資料快取到記憶體中，有點類似於ASP.NET中的Cache類別。
CacheItemPolicy的主要職責為告知ObjectCache內的內容何時會過期，我們可設定絕對的或是相對應的過期時間，也可與ChangeMonitor搭配使用。
在快取框架的使用上我們需先將System.Runtime.Caching.dll組件加入參考，該框架不支援Client Profile的.NET Framework，若看不到請切回.NET Framework 4。
並加入System.Runtime.Caching命名空間。
1 |
using System.Runtime.Caching; |
接著我們遵循著一定的開發Flow就可以了。首先記得要初始ObjectCache，這邊多半是直接取得內建的MemoryCache實體，然後我們要帶入Content的Key，試圖從ObjectCache取得快取的內容，如果有快取的內容就直接回傳，若無則我們需從介質中取得內容，設定CacheItemPolicy，將Content的Key、Content、以及CacheItemPolicy設定給ObjectCachem。
這邊實際的示範個完整的範例
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using System; |
02 |
using System.Collections.Generic; |
03 |
using System.Diagnostics; |
04 |
using System.Linq; |
05 |
using System.Runtime.Caching; |
06 |
using System.Text; |
07 |
using System.Threading; |
08 |
using System.Threading.Tasks; |
09 |
10 |
namespace CacheItemPolicyDemo |
11 |
{ |
12 |
class Program |
13 |
{ |
14 |
static void Main(string[] args) |
15 |
{ |
16 |
ContentProvider textFile = new ContentProvider(); |
17 |
Stopwatch sw = new Stopwatch(); |
18 |
while (true) |
19 |
{ |
20 |
sw.Reset(); |
21 |
sw.Start(); |
22 |
Console.WriteLine(DateTime.Now.ToString()); |
23 |
Console.WriteLine(textFile.Content); |
24 |
sw.Stop(); |
25 |
Console.WriteLine("Elapsed Time: {0} ms", sw.ElapsedMilliseconds); |
26 |
Console.WriteLine(new string('=', 50)); |
27 |
Console.ReadLine(); |
28 |
} |
29 |
} |
30 |
} |
31 |
32 |
public class ContentProvider |
33 |
{ |
34 |
public String Content |
35 |
{ |
36 |
get |
37 |
{ |
38 |
const string CACHE_KEY = "Content"; |
39 |
string content = m_Cache[CACHE_KEY] as string; |
40 |
if (content == null) |
41 |
{ |
42 |
CacheItemPolicy policy = new CacheItemPolicy(); |
43 |
policy.AbsoluteExpiration = DateTime.Now.AddMilliseconds(1500); |
44 |
//policy.SlidingExpiration = TimeSpan.FromMilliseconds(1500); |
45 |
46 |
//policy.UpdateCallback = new CacheEntryUpdateCallback((args) => |
47 |
//{ |
48 |
// Console.WriteLine("MyCachedItemUpdatedCallback..."); |
49 |
// Console.WriteLine(string.Format("Remove {0}...Because {1}",args.Key,args.RemovedReason.ToString())); |
50 |
// Console.WriteLine(new string('=', 50)); |
51 |
//}); |
53 |
//policy.RemovedCallback = new CacheEntryRemovedCallback((args) => |
54 |
//{ |
55 |
// Console.WriteLine("CacheEntryRemovedCallback..."); |
56 |
// Console.WriteLine(string.Format("Remove {0}...Because {1}", args.CacheItem.Key, args.RemovedReason.ToString())); |
57 |
// Console.WriteLine(new string('=', 50)); |
58 |
//}); |
59 |
60 |
content = Guid.NewGuid().ToString(); |
61 |
Thread.Sleep(1000); |
62 |
m_Cache.Set(CACHE_KEY, content, policy); |
63 |
} |
64 |
return content; |
65 |
} |
66 |
} |
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68 |
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private ObjectCache _cache; |
70 |
private ObjectCache m_Cache |
71 |
{ |
72 |
get |
73 |
{ |
74 |
if (_cache == null) |
75 |
_cache = MemoryCache.Default; |
76 |
return _cache; |
77 |
} |
78 |
} |
79 |
} |
80 |
} |
以這例子來說，若是CacheItemPolicy設定了AbsoluteExpiration，像是下面這樣：
1 |
policy.AbsoluteExpiration = DateTime.Now.AddMilliseconds(1500); |
則快取的內容會在指定的時間內失效，所以我們程式運行起來一直按著Enter，大概每1.5秒就會更新一次內容，1.5秒以內問回來的資料都是在0ms左右。
若是CacheItemPolicy設定了SlidingExpiration，像是下面這樣：
1 |
policy.SlidingExpiration = TimeSpan.FromMilliseconds(1500); |
程式運行起來一直按著Enter，快取的內容都不會更新，但是放開大約1.5秒再次按下，快取的內容就會被更新。
CacheItemPolicy這邊也可以設定UpdateCallback與RemovedCallback，分別是快取更新前與更新後的回呼，若有需要這邊也可以自行設定去做些動作，像是紀錄LOG或是將資料回存之類的。
再來看一個例子，假設今天我想要從檔案中讀取資料做顯示的動作，我希望每次顯示的值都是最新的內容，在以往我們可能需要在每次讀取時重新載入並回傳內容值；或是載入資料後用FileSystemWatcher監視檔案是否有更動，有更動就重新載入。現在有了.NET 4.0你可以將這樣的功能需求透過快取框架來實現，透過MemoryCache去做檔案內容的快取，並透過HostFileChangeMonitor去監控快取介質，在內部告知快取類別所存的快取是否過期，範例程式如下：
運行前我們可以先準備如下內容的文字檔案
運行後可以看到檔案的內容確實被讀出了，這邊可多按幾次Enter讓範例顯示檔案內容，在檔案未變更的狀況下，快取都不算過期，故取得的內容都是快取中的內容，不會耗費時間在讀取檔案內容上。
接著變更文字檔案內容後存檔
按下Enter讓範例程式重新讀取，這時快取會自動透過HostFileChangeMonitor判斷到快取過期，因此我們從快取區讀回的值會是Null，整個檔案內容會再重新載入，顯示的內容就會是新的檔案內容。
除了HostFileChangeMonitor外，若是快取的介質是SQL資料庫，我們也可以換用SqlChangeMonitor，操作上大致雷同，只是建立出SqlChangeMonitor時要帶入對應的SqlDependency，有興趣的可自行參閱.NET 4.0 MemoryCache with SqlChangeMonitor，這邊不多做示範。
若有需要可至CacheItemPolicyDemo、HostFileChangeMonitorDemo下載完整的程式範例。