微软企业库4.1学习笔记（十八）缓存模块6 缓存的设计目的

设计缓存的目的

　　缓存模块可以用来实现下列功能：

• 　　提供了一系列的API
• 　　它使得开发者不需要学习很多内部的工作机制，就可以将常用的缓存功能加入应用
• 　　使用企业库的配置工具很容易配置
• 　　性能高效
• 　　线程安全，内部的代码考虑到了在多个线程调用，没有非预期的内部交互。
• 　　使用后端存储，使得发生以外也可以保持数据的完整无缺。
• 　　保证了内存中的数据和后端存储保持数据同步。

　　本节讲述一些缓存模块设计的亮点，和设计的细节。还包括一些过期处理的设计和扫描处理的设计。

　　1、设计亮点

　

　　上图显示的是缓存模块中关键类之间的关系。

　　当你用CacheFactory初始化一个CacheManager对象的时候，在内部创建了一个CacheManagerFactory对象，创建了一个Cache对象。常见Cache对象之后，在后端存储的所有数据被加载到内存中，放在Cache对象中。然后应用可以用CacheManager发出请求，获取数据添加数据，删除数据。

　　当应用向CacheManager发送请求，使用GetData方法从缓存中获取数据的时候，CacheManager对象会请求Cache对象。如果请求项存在的话，返回缓存的数据，如果不存在返回null，如果对象过期，也返回null。

　　当应用使用CacheManager的add方法，向缓存中添加项的时候，CacheManager同样将请求发送给Cache对象。如果已经存在一个同样key的项的话，Cache首先会删除原来的项，然后加入新项。如果缓存的后端存储是默认的NullBackingStore，数据只是写入内存。如果添加项的时候，达到了缓存存储数据量的上限的话，BackgroundSchedule对象就会开始扫描，进行过期处理。

　　如果添加的项在内存缓存中没有的话，Cache首先创建一个复制品，然后添加到内存的hashtable中，然后锁定内存中的项，添加项到后端存储，然后替代内存hashtable中的项。如果在写入后端存储的时候发生异常，就会从内存缓存中删除那个复制品。缓存模块拥有很强的异常安全保护，意味着如果加入项的时候发生异常，缓存的状态可以回滚的添加之前的状态。换句话说，除非添加项成功，否则缓存的状态不会改变。（同样也适用于删除项和清空项）

　　BackgroundSchedule对象周期性的监测缓存中的项。当一个项过期，BackgroundSchedule首先会移除项，然后有可能会通知应用，项被移除。这时候，应用的责任就是更新缓存。

　　2、设计细节

　　CacheManager是一个接口类型，所有的缓存操作都通过接口调用。如果开发者没有修改直接使用缓存模块的话，CacheManager对象提供了访问缓存需要的全部方法，获取、添加、删除、清空项。每个方法都是线程安全的。

　　使用CacheFactory类创建一个CacheManager对象，还会创建一个CacheManagerFactory类。CacheManagerFactory类会创建实现一个CacheManager所需要的内部类。

　　不同的缓存不能共享相同的后端储存，每个CacheManager都只能对应一个后端存储。Cache对象接收从CacheManager对象发送过来的请求，实现了所有的在内存缓存和后端储存之间的操作。包含了一个hashtable来存储内存中对应的数据，一个数据项作为一个CacheItem对象。这个对象包括数据本身，还包括了项的key，优先级，RefreshAction对象，和过期策略。这些信息都存放在一个hashtable中，Cache也是线程安全的。Cache用一个同步的hashtable控制应用和BackgroundSchedule对缓存中的项的访问。

　　BackgroundSchedule对象的责任就是进行过期处理，扫描低级别的项。PollTimer对象激活过期循环，一个数字是一次扫描处理移除的项目。这些都在配置文件中可以设置。

　　缓存模块中的缓存存储类包括DataBackingStore、IsolateStorageBackingStore、和NullBackingStore。如果你想要实现自定义的后端存储，你需要实现IBackingStore接口，或者是继承BaseBackingStore类，这个类也实现了IBackingStore接口。这个基类包含了实现任何后端存储所需要的策略和工具方法。

　　当后段存储是使用数据库的时候，可以用DataBackingStore类。在配置工具中，对应于一个数据库实例的名称。

　　DataBackingStroe和IsolatedBackingStore类可以在持久化之前加密缓存项。加密缓存项可以通过配置来激活。使用配置工具，缓存存储可以使用配置好的加密算法provider。provider的name在从缓存中读取数据，然后在显示之前解密的时候同样需要。

 　　过期策略的设计

　　缓存模块的过期处理是靠BackgroundSchedule来执行的。它会周期性的检查hashtable中的缓存项，看是否有过期项。你可以在配置缓存模块的时候设置检查周期的时间。

　　缓存模块提供了四个过期策略：

• 　　Absolute，意味着缓存项在一个特定的时间过期
• 　　Sliding，意味着缓存项在最后一次访问之后的固定时间过期，默认为2分钟。
• 　　Expended format，你可以详细描述过期条件，例如，可以设定为每个星期六晚上10：00，或者是每个月的第三个星期日。Expended formats在ExpendedFormat.cs文件中列出来很多。
• 　　File dependency，意味着当一个文件被修改，缓存项就过期

　　前三个过期选项都是以时间为基础的，如果数据的更新时间是规则的，或者是在一个特定的时间更新，你可以使用前三个选项。

　　第四个，文件依赖，是以通知为基础的。它指定缓存项的过期依赖一个特定的文件，如果文件被修改，缓存项就过期，就会删除缓存项。

　　Add方法有两个重载，一个设置了默认的过期策略，NeverExpired。另外一个你可以设置适合自己的过期策略。你甚至可以设置自定义的策略，如果你为一个缓存项设置了多个策略，　　如果由一个策略符合条件，缓存项就会过期。

　　标记和清除

　　过期包括两个步骤。一个就是标记，另外一个就是清除。分为两个步骤，就是为了避免BackgroundSchedule清除一个应用正在使用的缓存项可能发生的冲突。

　　在标记过程中，BackgroundSchedule会拷贝一份hashtable，然后检查里面的每一个缓存项，看看有没有过期的。这时候会锁定缓存项，如果发现过期的，就会打个标记。

　　在清除过程中，BackgroundSchedule会重新检查缓存项的标记，看看在打上标记之后是否有访问记录。如果有访问记录，就保留缓存项。如果没有，就过期它，删除它。缓存项过期的时候，会引发WMI事件。

　　回调callbacks

　　开发者可以选择add方法的另外一个重载，使得在缓存项过期，删除缓存项的时候发通知给应用，如果有必要，应用可以更新缓存。

　　扫描处理的设计

　　缓存模块的扫描处理也是由BackgroundSchedule执行的。在每次有缓存项加入的时候都会检查，缓存项的数目是否达到设置的最大值。数量是设置在CacheManager实例上的。

　　当加入一个缓存项的时候，可以设置优先级，有四个选项：Low，Normal，High，NotRemovable。删除的时候会按照优先级的高低进行处理，优先级低的会先被清除。默认值是Normal。

　　当你想让一个缓存项直到它过期才被清除的话，可以设置为NotRemovable。最好不要设置为NotRemovable，因为缓存是用来提升性能的，不应该被作为一种持久化手段。

　　不想过期处理包括两个过程，扫描处理只有一个过程。