(12)Django - 缓存机制

缓存是将一个请求的响应内容保存到内存或者高速缓存系统（Memcache）中，若某个时间内再次发生同一个请求，则不再去执行请求响应过程，而直接从内存或高速缓存系统中获取该请求的响应内容返回给用户。
Django提供了5种不同的缓存方式：

• Memcached：高性能的分布式内存对象缓存系统，用于动态网站，以减轻数据库负载。使用Memcache需要安装系统服务器，适合超大型网站使用。
• 数据库缓存：缓存信息存储在网站数据库的缓存表中，缓存表可以在项目的配置文件中配置，适合大中型网站使用。
• 文件系统缓存：缓存信息以文本文件格式保存，适合中小型网站使用。
• 本地内存缓存：Django默认的缓存保存方式，只适用于项目开发测试。
• 虚拟缓存：Django内置的虚拟缓存，实际上只提供缓存接口，并不能储存缓存数据，只用于开发测试。

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若在项目中使用缓存机制，首先需要在配置文件settings.py中设置缓存的相关配置。每种缓存方式的配置如下：

Memcached配置

#BACKEND用于配置缓存引擎，LOCATION是Memcached服务器的IP地址
CACHES = {
    'default':{
        #使用python-memcached模块连接Memcached
        'BACKEND':'django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache',
        #使用pylibmc模块连接Memcached
        #'BACKEND':'django.core.cache.backends.memcached.PyLibMCCache',
        'LOCATION':[
            '172.19.26.240:11211',
            '172.19.26.242:11211',
        ]
    }
}

数据库缓存配置

#BACKEND用于配置缓存引擎，LOCATION用于数据表的命名
CACHES = {
    'default':{
        'BACKEND':'django.core.cache.backends.db.DatabaseCache',
        'LOCATION':'my_cache_table',
    }
}

文件系统缓存

#BACKEND用于配置缓存引擎，LOCATION是文件保存的路径
CACHES = {
    'default':{
        'BACKEND':'django.core.cache.backends.filebased.FileBasedCache',
        'LOCATION':'e:/mysite',
    }
}

本地内存缓存

#BACKEND用于配置缓存引擎，LOCATION对存储器命名，用于识别耽搁存储器
CACHES = {
    'default':{
        'BACKEND':'django.core.cache.backends.locmem.LocMemCache',
        'LOCATION':'unique-snowflake',
    }
}

虚拟缓存

#BACKEND用于配置缓存引擎
CACHES = {
    'default':{
        'BACKEND':'django.core.cache.backends.dummy.DummyCache',
    }
}

上述缓存配置仅仅是基本配置，也就是说缓存参数BACKEND和LOCATION是必须配置的，其余的配置参数可自行选择。我们以数据库缓存配置为例，完整的缓存配置如下：

#BACKEND用于配置缓存引擎，LOCATION用于数据表的命名
CACHES = {
    'default':{
        'BACKEND':'django.core.cache.backends.db.DatabaseCache',
        'LOCATION':'my_cache_table',
        #设置缓存的生命周期，以秒为单位，若为None，则永不过期
        'TIMEOUT': 60,
        'OPTIONS':{
            #MAX_ENTRIES代表最大缓存记录的数量
            'MAX_ENTRIES': 1000,
            #当缓存到达最大数量之后，设置剔除缓存的数量
            'CULL_FREQUENCY': 3,
        }
    },
    #设置多个缓存数据表
    'mysite':{
        'BACKEND':'django.core.cache.backends.db.DatabaseCache',
        'LOCATION':'mysite_cache_table',
}

当配置完成数据库缓存配置后，下一步是在数据库中创建数据缓存表，缓存数据表的生成依赖于配置文件中DATABASES的配置信息，如果DATABASES配置了多个数据库，那么缓存数据表默认在DATABASES 的default的数据库中生成。在项目命令行下输入python manage.py createcachetable指令即可创建缓存数据表。

image.png

创建缓存数据表之后，就可以在项目中是哪个缓存了。缓存的使用方式有4种，主要根据使用对象的不同来划分，具体说明如下：

• 全站缓存：将缓存作用于整个网站的全部页面。一般情况下不采用这种方式实现，会对数据库或Memcached造成极大的压力。
• 视图缓存：将用户请求的视图函数缓存，节省视图函数处理请求信息的时间和资源
• 路由(URL)缓存：作用与视图缓存相同，但两者是有区别的。如有两个URL同时指向一个视图函数，分别访问这两个URL时，路由缓存会判断URL是否生成缓存而决定是否执行视图函数。
• 模板缓存：对模板某部分的数据设置缓存，常用于模板内容变动较少的情况，如标签。

全站缓存

全站缓存作用于整个网站，当用户向网站发送请求时，首先经过Django的中间件进行处理。因此，使用全站缓存应在Django的中间件中配置，配置信息如下：

MIDDLEWARE = [
    #配置全站缓存
    'django.middleware.cache.UpdateCacheMiddleware',
    'django.middleware.security.SecurityMiddleware',
    'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
    #使用中文
    'django.middleware.locale.LocaleMiddleware',
    'django.middleware.common.CommonMiddleware',
    'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',
    'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',
    'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',
    'django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware',
    #配置全站缓存
    'django.middleware.cache.FetchFromCacheMiddleware',
]
#设置缓存的生命周期，若在缓存配置CACHES中设置TIMEOUT属性，则程序优先选择这里的设置
CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS = 15
#设置缓存数据保存在数据表my_cache_table中，属性值default来自于缓存配置CACHES的default属性
CACHE_MIDDLEWARE_ALIAS = 'default'
#设置缓存表字段cache_key的值，用于同一个Django项目多个站点之间的共享缓存
CACHE_MIDDLEWARE_KEY_PREFIX = 'mysite'

启动mysite项目，在浏览器上访问的页面都会在缓存数据表my_cache_table上生成相应的缓存信息。

缓存数据表my_cache_table

视图缓存

视图缓存是将视图函数执行过程中生成缓存数据，主要以装饰器的形式来实现。装饰器有三个参数：timeout、cache和key_prefix，参数timeout是必选参数，其余两个是可选参数。

#index 的 views.py
from django.views.decorators.cache import cache_page
#参数cache与全站缓存CACHE_MIDDLEWARE_ALIAS相同
#参数key_prefix与全站缓存CACHE_MIDDLEWARE_KEY_PREFIX相同
@cache_page(timeout=10, cache='mysite', key_prefix='mysiteView')
@login_required(login_url='/user/login.html')
def shoppingCarView(request):
    pass
    return render(request, 'shoppingCar.html', locals()) 

在浏览器上访问购物车页面，打开数据库查看数据缓存表mysite_cache_table的视图缓存信息，如下图：

image.png

路由缓存

路由缓存主要在路由配置urls.py中实现，路由缓存cache_page有三个参数，分别是timeout、cache和key_prefix，参数timeout是必选参数，其余两个参数是可选参数，参数的含义与视图缓存的参数一致。
代码如下：

#index的urls.py
from django.urls import path, re_path
from . import views
from django.views.decorators.cache import cache_page

urlpatterns = [
    path('', cache_page(timeout=10,cache='mysite',key_prefix='mysiteURL')(views.index), name='index'),
    path('shoppingCar.html', views.shoppingCarView, name='shoppingCar'),
]

在浏览器访问首页，打开数据库查看缓存数据表mysite_cache_table查看路由缓存信息。

image.png

模板缓存

模板缓存是通过Django的缓存标签实现的，缓存标签只支持两个参数：timeout和key_prefix，以index.html为例实现模板缓存，代码如下：

{# 设置缓存 #}
{% load cache %}
{% cache 10 mysiteTemp %}
要缓存的内容
{# 缓存结束 #}
{% endcache %}

模板缓存的缓存信息默认存储在数据表my_cache_table中，打开数据库查看数据表my_cache_table的模板缓存信息如下：

image.png