缓存在 App 中的应用

缓存（cache）工作原理

说到缓存，我们来看下百度百科的介绍：

缓存（cache），原始意义是指访问速度比一般 随机存取存储器（RAM） 快的一种 高速存储器，通常它不像系统主存那样使用 DRAM 技术，而使用昂贵但较快速的 SRAM 技术。缓存的设置是所有现代计算机系统发挥高性能的重要因素之一。
- 动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）
- 静态随机存取存储器（Static Random-Access Memory，SRAM）
目的：提高数据存取速度（缓存性能优化 万金油 ）。

在应用系统中通常会使用到缓存（cache）技术，其中应用系统多级缓存的工作原理大概介绍如下：

说明：在 App 系统中存在多级缓存时，按顺序读取，从一级缓存（Level1 Cache，简称 L1 Cache）逐级往下获取。

项目环境准备

上一篇文章我们介绍了 .net6 平台的 asp.net core webapi 框架中如何使用 ABP vNext 框架，本篇文章我们继续使用上次创建的 Demo.Abp.WebApplication1 项目，新增如下 NuGet 包文件：

Volo.Abp.Caching，本地缓存；
Volo.Abp.Caching.StackExchangeRedis，分布式缓存（Redis）；

说明：Volo.Abp.Caching.StackExchangeRedis 包已经包含 Volo.Abp.Caching 包。

一、添加 NuGet 包文件

Demo.Abp.WebApplication1 项目中所有的 nuget packages 文件：

说明：在上篇文章中， ABP vNext 的这些 nuget packages 文件还未发布 v6.0.0 正式版，生产环境中推荐使用正式稳定版。关于 asp.net core webapi 项目如何遵循 Module（模块化）改造的具体细节，此处不再详细介绍。

添加完成上图的 nuget packages 后，查看 Demo.Abp.WebApplication1.csproj 完整的工程项目文件，如下所示：

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk.Web">

  <PropertyGroup>
    <TargetFramework>net6.0</TargetFramework>
    <Nullable>enable</Nullable>
    <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
  </PropertyGroup>

  <ItemGroup>
    <PackageReference Include="Volo.Abp.AspNetCore" Version="6.0.0" />
    <PackageReference Include="Volo.Abp.Caching" Version="6.0.0" />
    <PackageReference Include="Volo.Abp.Caching.StackExchangeRedis" Version="6.0.0" />
    <PackageReference Include="Volo.Abp.Swashbuckle" Version="6.0.0" />
  </ItemGroup>

</Project>

项目结构如下：

二、改造 ApiController 类及相关文件

此处为了模拟业务操作从数据库获取数据，在 WeatherForecastController 控制器中添加一个获取数据的方法：

// 模拟数据库获取数据
private async Task<WeatherForecast> GetWeatherForecastAsync(Guid guid)
{
   _logger.LogDebug($"{DateTime.Now:G},查询数据库数据...");

   var index = Random.Shared.Next(-2, 3);
   var data = new WeatherForecast
   {
      Id = Guid.NewGuid(), // WeatherForecast 模型新增 Id 字段
      Date = DateTime.Now.AddDays(index),
      TemperatureC = Random.Shared.Next(-20, 55),
      Summary = Summaries[Random.Shared.Next(Summaries.Length)]
   };

   return await Task.FromResult(data);
}

WeatherForecast 模型新增 Id 字段。

namespace Demo.Abp.WebApplication1;

public class WeatherForecast
{
    public Guid Id { get; set; }
    public DateTime Date { get; set; }
    public int TemperatureC { get; set; }
    public int TemperatureF => 32 + (int)(TemperatureC / 0.5556);
    public string? Summary { get; set; }
}

说明：此处仅说明 WeatherForecastController 控制器新增的部分方法，完整的改造代码后面会展示，尽量展示思路步骤。

ABP vNext 缓存使用

接下来我们分别演示在 asp.net core webapi 框架中如何使用 ABP vNext 提供的缓存包文件：

Volo.Abp.Caching，本地缓存；
Volo.Abp.Caching.StackExchangeRed，分布式缓存（Redis）；

一、本地缓存使用

由于Demo.Abp.WebApplication1 项目是使用默认创建的模式（MiniAPI），在 Program.cs 中的 DemoWebApiModule 类声明式添加 Module 化的 NuGet 包依赖，如下所示：

导入命名空间（Namespace）；

using Microsoft.OpenApi.Models;
using Volo.Abp;
using Volo.Abp.AspNetCore;
using Volo.Abp.Caching;
using Volo.Abp.Modularity;
using Volo.Abp.Swashbuckle;

DemoWebApiModule 类声明式添加 Module 化的 NuGet 包依赖；

[DependsOn(
    typeof(AbpAspNetCoreModule),
    typeof(AbpCachingModule),
    typeof(AbpSwashbuckleModule)
 )]
public class DemoWebApiModule : AbpModule
{
    public override void ConfigureServices(ServiceConfigurationContext context)
    {
        var services = context.Services;
        services.AddControllers();
        services.AddEndpointsApiExplorer();
        services.AddAbpSwaggerGen(options => {
            options.SwaggerDoc("v1", new OpenApiInfo { Title = "Test DemoWebApiModule API", Version = "v1", Description = "Module 模块化 DemoWebApiModule 自定义类。" });
            options.DocInclusionPredicate((docName, description) => true);
            options.CustomSchemaIds(type => type.FullName);
            options.HideAbpEndpoints(); // 隐藏 ABP vNext 的默认端点
        });
    }

    public override void OnApplicationInitialization(ApplicationInitializationContext context)
    {
        var app = context.GetApplicationBuilder();
        var env = context.GetEnvironment();

        if (env.IsDevelopment())
        {
            //app.UseDeveloperExceptionPage();
            app.UseSwagger();
            app.UseAbpSwaggerUI(options => {
                options.SwaggerEndpoint("/swagger/v1/swagger.json", "TestAPI");
            });
        }
        else
        {
            app.UseExceptionHandler("/Error");
        }

        //app.UseHttpsRedirection();
        app.UseStaticFiles(); // 不使用静态文件中间件，SwaggerUI将无法渲染UI页面
        app.UseRouting();
        app.UseAuthorization();
        app.UseConfiguredEndpoints(); //代替原来的 app.MapControllers();
    }
}

WeatherForecastController 控制器中完整代码如下：

using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using Volo.Abp.Caching;
using Microsoft.Extensions.Caching.Distributed;

namespace Demo.Abp.WebApplication1.Controllers;

/// <summary>
/// WeatherForecast
/// </summary>
[ApiController]
[Route("[controller]")]
public class WeatherForecastController : ControllerBase
{
    private static readonly string[] Summaries = new[]
    {
        "Freezing", "Bracing", "Chilly", "Cool", "Mild", "Warm", "Balmy", "Hot", "Sweltering", "Scorching"
    };

    private readonly ILogger<WeatherForecastController> _logger;
    private readonly IDistributedCache<WeatherForecast> _cache; // 使用 abp vnext 本地缓存
    // 构造函数 DI 注入本地缓存
    public WeatherForecastController(ILogger<WeatherForecastController> logger, IDistributedCache<WeatherForecast> cache)
    {
        _logger = logger;
        _cache = cache;
    }
    
    // 常规查询数据
    [HttpGet("/GetList")]
    public IEnumerable<WeatherForecast> GetDataFromWeatherForecastAsync()
    {
        _logger.LogDebug($"{DateTime.Now:G},查询数据库数据...");
        return Enumerable.Range(1, 5).Select(index => new WeatherForecast
        {
            Id = Guid.NewGuid(),
            Date = DateTime.Now.AddDays(index),
            TemperatureC = Random.Shared.Next(-20, 55),
            Summary = Summaries[Random.Shared.Next(Summaries.Length)]
        })
        .ToList();
    }

    // 使用 ABP vNext 本地缓存查询数据
    [HttpGet("/Get")]
    public async Task<WeatherForecast> GetDataFromWeatherForecastAsync(Guid guid) 
    {
        _logger.LogDebug($"{DateTime.Now:G},查询数据使用本地缓存...");
        var data = await _cache.GetOrAddAsync(key: guid.ToString(),
            factory: async () => await GetWeatherForecastAsync(guid),
            optionsFactory: () => new DistributedCacheEntryOptions
            {
                // 添加绝对过期时间，设置 10 秒
                AbsoluteExpiration = DateTimeOffset.Now.AddSeconds(10)
            });

        return data;
    }

    // 模拟数据库获取数据
    private async Task<WeatherForecast> GetWeatherForecastAsync(Guid guid)
    {
        _logger.LogDebug($"{DateTime.Now:G},查询数据库数据...");

        var index = Random.Shared.Next(-2, 3);
        var data = new WeatherForecast
        {
            Id = guid,
            Date = DateTime.Now.AddDays(index),
            TemperatureC = Random.Shared.Next(-20, 55),
            Summary = Summaries[Random.Shared.Next(Summaries.Length)]
        };

        return await Task.FromResult(data); // 此处仅为了例演示异步方法使用，该方法本身没啥实际意义
    }
}

1.1 启动项目运行

改造好后，我们习惯性的启动项目运行，验证下是否能成功运行，如下所示：

WeatherForecast 控制器中有两个对外公开的方法，分别是：

/GetList，常规查询（未使用缓存）多条数据。
/Get，使用缓存查询单条数据。

1.2 测试访问接口【/GetList】

1.2.1、curl

curl -X 'GET' \
  'http://localhost:5220/GetList' \
  -H 'accept: text/plain' \
  -H 'RequestVerificationToken: CfDJ8ODjDXixt1tDuxO1cuT_L2xih256N5ivD-oaqHU-qlOmT5DYo778fWPnN-FN9VwU4isJn1azpl9RMoXcaT_GuqD8ICyhdBtSTzizz-W56shntXTF7Uqp2iLUbKwbpURg_imHSk0sTJbF4uM_DGugscE' \
  -H 'X-Requested-With: XMLHttpRequest'

1.2.2、Request URL，浏览器输入

http://localhost:5220/GetList

1.2.3、响应数据

Response body

[
  {
    "id": "8b72f7bb-4ff2-449b-bc07-bbe175c0ba65",
    "date": "2022-10-09T19:15:11.1299624+08:00",
    "temperatureC": -15,
    "temperatureF": 6,
    "summary": "Chilly"
  },
  {
    "id": "a1606cc5-63ed-4a88-ac83-0d1299b452aa",
    "date": "2022-10-10T19:15:11.130221+08:00",
    "temperatureC": 19,
    "temperatureF": 66,
    "summary": "Freezing"
  },
  {
    "id": "3fe5cb1e-5148-49d2-a540-145a0f174abf",
    "date": "2022-10-11T19:15:11.1302229+08:00",
    "temperatureC": 50,
    "temperatureF": 121,
    "summary": "Mild"
  },
  {
    "id": "0c7d9b88-7925-4439-a037-81cd1fe08173",
    "date": "2022-10-12T19:15:11.1302232+08:00",
    "temperatureC": 32,
    "temperatureF": 89,
    "summary": "Mild"
  },
  {
    "id": "a76cc34b-af1a-421c-9719-742e07029f3a",
    "date": "2022-10-13T19:15:11.1302234+08:00",
    "temperatureC": 53,
    "temperatureF": 127,
    "summary": "Hot"
  }
]

Response headers

 content-type: application/json; charset=utf-8  
 date: Sat,08 Oct 2022 11:15:11 GMT  
 server: Kestrel  
 transfer-encoding: chunked

1.3 测试访问接口【/Get】

1.3.1、curl

curl -X 'GET' \
  'http://localhost:5220/Get?guid=a76cc34b-af1a-421c-9719-742e07029f3a' \
  -H 'accept: text/plain' \
  -H 'RequestVerificationToken: CfDJ8ODjDXixt1tDuxO1cuT_L2xih256N5ivD-oaqHU-qlOmT5DYo778fWPnN-FN9VwU4isJn1azpl9RMoXcaT_GuqD8ICyhdBtSTzizz-W56shntXTF7Uqp2iLUbKwbpURg_imHSk0sTJbF4uM_DGugscE' \
  -H 'X-Requested-With: XMLHttpRequest'

1.3.2、Request URL，浏览器输入

http://localhost:5220/GetList

1.3.3、响应数据

缓存默认设置的 10s 失效时间，在该时间段内多次请求访问，都不会直接操作数据库获取数据，而是从本地进程缓存中获取数据，此时说明我们使用到了 ABP vNetx 提供的 Volo.Abp.Caching 包的功能。

二、分布式缓存使用

2.1 ABP vNext 使用 Redis 默认依赖的 NuGet 包

这里我们使用 Redis 作为分布式缓存服务，ABP vNext 默认使用了 StackExchange.Redis 包，连接字符串同 StackExchange.Redis 的写法，如下所示：

127.0.0.1:6379,defaultDatabase=1,password=Abc...123
# 或者
localhost:6379,defaultDatabase=1,password=Abc...123
# 或者

2.2 准备 Redis-Server 服务

说明：此处使用的 redis 是 docker 环境的容器服务，开放映射端口 6379，因此可以使用【127.0.0.1:6379】或者【localhost:6379】访问。

2.3 测试 Redis-Server 可用性

准备好 Redis-Server 后，使用 Redis 客户端 GUI（这里使用 AnotherRedis desktop manager）工具访问连接，测试下该服务是否正常可用，工具连接如下图所示（说明 redis-server 正常可用）：

2.4 修改 appsettings.json 配置文件

接下来在 appsettings.json 文件中添加如下配置：

"Redis": {
    "IsEnabled": true,
    "InstanceName": "StackExchangeRedis", // 可省略
    "Configuration": "localhost:6379,defaultDatabase=1,password=Abc...123" // 未设置密码 password 可以不写
}

2.5 自定义模块类添加 Module 化依赖

最后修改自定义模块 DemoWebApiModule 类，修改代码如下：

using Volo.Abp.Caching.StackExchangeRedis; // 导入 abp vnext 提供的 redis 命名空间 

...

[DependsOn(
    typeof(AbpAspNetCoreModule),
    typeof(AbpCachingStackExchangeRedisModule), // 声明 Volo.Abp.Caching.StackExchangeRedis 模块依赖
    typeof(AbpSwashbuckleModule)
 )]
public class DemoWebApiModule : AbpModule
{
    public override void ConfigureServices(ServiceConfigurationContext context)
    {
        ...
        /* 如果报异常，添加此处配置
        Configure<RedisCacheOptions>(options => {
            options.InstanceName = "StackExchangeRedis"; // 该实例名称可自定义
        });*/
    }

    public override void OnApplicationInitialization(ApplicationInitializationContext context)
    {
        ... 
    }
}

说明："..." 省略的代码配置不变，和使用本地缓存一样即可。

2.6 启动项目测试接口

此处的测试环节和使用本地化缓存的测试一样，不再描述，成功访问接口后，我们使用 redis 可视化管理工具 ——AnotherRedis desktop manager 查看【DB1】里面是否存在对应的 key 和 values，如下图所示：

2.7 使用自定义 RedisModule 模块类

除了使用默认的 AbpCachingStackExchangeRedisModule 模块依赖，还可以自定义MyCachingStackExchangeRedisModule 模块类，该自定义模块类基本 copy 了默认的模块类，只是添加了 options.InstanceName 部分代码，修改如下：

using Microsoft.Extensions.Caching.StackExchangeRedis;
using Volo.Abp.Caching.StackExchangeRedis;
using Volo.Abp.Caching;
using Volo.Abp.Modularity;
using Microsoft.Extensions.Caching.Distributed;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection.Extensions;

namespace Demo.Abp.WebApplication1.Moduls;

[DependsOn(typeof(AbpCachingModule))]
public class MyCachingStackExchangeRedisModule : AbpModule
{
    public override void ConfigureServices(ServiceConfigurationContext context)
    {
        IConfiguration configuration = context.Services.GetConfiguration();
        string redisEnable = configuration["Redis:IsEnabled"];
        if (!redisEnable.IsNullOrEmpty() && !bool.Parse(redisEnable))
        {
            return;
        }

        context.Services.AddStackExchangeRedisCache(delegate (RedisCacheOptions options)
        {
            // 新增部分
            string redisInstanceName = configuration["Redis:InstanceName"];
            if (!redisInstanceName.IsNullOrEmpty())
            {
                options.InstanceName = redisInstanceName;
            }

            string redisConfiguration = configuration["Redis:Configuration"];
            if (!redisConfiguration.IsNullOrEmpty())
            {
                options.Configuration = redisConfiguration;
            }
        });
        context.Services.Replace(ServiceDescriptor.Singleton<IDistributedCache, AbpRedisCache>());
    }
}

自定义 Module 模块类创建好后，同样地使用 DependsOn 特性显示声明依赖，代码如下所示：

[DependsOn(
    typeof(AbpAspNetCoreModule),
    typeof(MyCachingStackExchangeRedisModule), // 声明自定义模块依赖
    typeof(AbpSwashbuckleModule)
 )]

总结

通过学习 ABP vNext 模块化的缓存（cache）技术，分别提供了 本地化 和 分布式 两种模式的缓存，快速方便的为应用系统接入缓存，局部有效的提升了系统访问性能，当默认提供的分布式缓存服务不满足需求时，还可以自定义扩展分布式缓存模块，对 Module 模块化思想有更近一步的认识。

ABP vNext 缓存使用

缓存在 App 中的应用

缓存（cache）工作原理

项目环境准备

一、添加 NuGet 包文件

二、改造 ApiController 类及相关文件

ABP vNext 缓存使用

一、本地缓存使用

1.1 启动项目运行

1.2 测试访问接口【/GetList】

1.3 测试访问接口【/Get】

二、分布式缓存使用

2.1 ABP vNext 使用 Redis 默认依赖的 NuGet 包

2.2 准备 Redis-Server 服务

2.3 测试 Redis-Server 可用性

2.4 修改 appsettings.json 配置文件

2.5 自定义模块类添加 Module 化依赖

2.6 启动项目测试接口

2.7 使用自定义 RedisModule 模块类

总结

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ABP vNext 缓存使用

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缓存（cache）工作原理

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一、添加 NuGet 包文件

二、改造 ApiController 类及相关文件

ABP vNext 缓存使用

一、本地缓存使用

1.1 启动项目运行

1.2 测试访问接口【/GetList】

1.3 测试访问接口【/Get】

二、分布式缓存使用

2.1 ABP vNext 使用 Redis 默认依赖的 NuGet 包

2.2 准备 Redis-Server 服务

2.3 测试 Redis-Server 可用性

2.4 修改 appsettings.json 配置文件

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2.6 启动项目测试接口

2.7 使用自定义 RedisModule 模块类

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