【IT168 技术】许多做过程序性能优化的人，或者关注过程程序性能的人，应该都使用过各类缓存技术。 而我今天所说的Cache是专指ASP.NET的Cache，我们可以使用HttpRuntime.Cache访问到的那个Cache，而不是其它的缓存技术。
以前我在【我心目中的Asp.net核心对象】 这篇博客中简单地提过它，今天我打算为它写篇专题博客，专门来谈谈它，因为它实在是太重要了。在这篇博客中， 我不仅要介绍它的一些常见用法，还将介绍它的一些高级用法。 在上篇博客【在.net中读写config文件的各种方法】 的结尾处，我给大家留了一个问题，今天，我将在这篇博客中给出一个我认为较为完美的答案。
本文提到的【延迟操作】方法(如：延迟合并写入数据库)属于我的经验总结，希望大家能喜欢这个思路。
Cache的基本用途
提到Cache，不得不说说它的主要功能：改善程序性能。
ASP.NET是一种动态页面技术，用ASP.NET技术做出来的网页几乎都是动态的，所谓动态是指：页面的内容会随着不同的用户或者持续更新的数据， 而呈现出不同的显示结果。既然是动态的，那么这些动态的内容是从哪里来的呢?我想绝大多数网站都有自己的数据源， 程序通过访问数据源获取页面所面的数据，然后根据一些业务规则的计算处理，最后变成适合页面展示的内容。
由于这种动态页面技术通常需要从数据源获取数据，并经过一些计算逻辑，最终变成一些HTML代码发给客户端显示。而这些计算过程显然也是有成本的。 这些处理成本最直接可表现为影响服务器的响应速度，尤其是当数据的处理过程变得复杂以及访问量变大时，会变得比较明显。 另一方面，有些数据并非时刻在发生变化，如果我们可以将一些变化不频繁的数据的最终计算结果(包括页面输出)缓存起来， 就可以非常明显地提升程序的性能，缓存的最常见且最重要的用途就体现在这个方面。 这也是为什么一说到性能优化时，一般都将缓存摆在第一位的原因。 我今天要说到的ASP.NET Cache也是可以实现这种缓存的一种技术。 不过，它还有其它的一些功能，有些是其它缓存技术所没有的。
Cache的定义
在介绍Cache的用法前，我们先来看一下Cache的定义：(说明：我忽略了一些意义不大的成员) 『点击此处展开』
ASP.NET为了方便我们访问Cache，在HttpRuntime类中加了一个静态属性Cache，这样，我们就可以在任意地方使用Cache的功能。 而且，ASP.NET还给它增加了二个“快捷方式”：Page.Cache, HttpContext.Cache，我们通过这二个对象也可以访问到HttpRuntime.Cache， 注意：这三者是在访问同一个对象。Page.Cache访问了HttpContext.Cache，而HttpContext.Cache又直接访问HttpRuntime.Cache
Cache常见用法
通常，我们使用Cache时，一般只有二个操作：读，写。
要从Cache中获取一个缓存项，我们可以调用Cache.Get(key)方法，要将一个对象放入缓存，我们可以调用Add, Insert方法。 然而，Add, Insert方法都有许多参数，有时我们或许只是想简单地放入缓存，一切接受默认值，那么还可以调用它的默认索引器， 我们来看一下这个索引器是如何工作的：
{
get
{
return this.Get(key);
}
set
{
this.Insert(key, value);
}
}
可以看到：读缓存，其实是在调用Get方法，而写缓存则是在调用Insert方法的最简单的那个重载版本。
注意了：Add方法也可以将一个对象放入缓存，这个方法有7个参数，而Insert也有一个签名类似的重载版本， 它们有着类似的功能：将指定项添加到 System.Web.Caching.Cache 对象，该对象具有依赖项、过期和优先级策略以及一个委托(可用于在从 Cache 移除插入项时通知应用程序)。 然而，它们有一点小的区别：当要加入的缓存项已经在Cache中存在时，Insert将会覆盖原有的缓存项目，而Add则不会修改原有缓存项。
也就是说：如果您希望某个缓存项目一旦放入缓存后，就不要再被修改，那么调用Add确实可以防止后来的修改操作。 而调用Insert方法，则永远会覆盖已存在项(哪怕以前是调用Add加入的)。
从另一个角度看，Add的效果更像是 static readonly 的行为，而Insert的效果则像 static 的行为。
注意：我只是说【像】，事实上它们比一般的static成员有着更灵活的用法。
由于缓存项可以让我们随时访问，看起来确实有点static成员的味道，但它们有着更高级的特性，比如： 缓存过期(绝对过期，滑动过期)，缓存依赖(依赖文件，依赖其它缓存项)，移除优先级，缓存移除前后的通知等等。 后面我将会分别介绍这四大类特性。
Cache类的特点
Cache类有一个很难得的优点，用MSDN上的说话就是：
此类型是线程安全的。
为什么这是个难得的优点呢?因为在.net中，绝大多数类在实现时，都只是保证静态类型的方法是线程安全， 而不考虑实例方法是线程安全。这也算是一条基本的.NET设计规范原则。
对于那些类型，MSDN通常会用这样的话来描述：
此类型的公共静态(在 Visual Basic 中为 Shared)成员是线程安全的。但不能保证任何实例成员是线程安全的。
所以，这就意味着我们可以在任何地方读写Cache都不用担心Cache的数据在多线程环境下的数据同步问题。 多线程编程中，最复杂的问题就是数据的同步问题，而Cache已经为我们解决了这些问题。
不过我要提醒您：ASP.NET本身就是一个多线程的编程模型，所有的请求是由线程池的线程来处理的。 通常，我们在多线程环境中为了解决数据同步问题，一般是采用锁来保证数据同步， 自然地，ASP.NET也不例外，它为了解决数据的同步问题，内部也是采用了锁。
说到这里，或许有些人会想：既然只一个Cache的静态实例，那么这种锁会不会影响并发?
答案是肯定的，有锁肯定会在一定程度上影响并发，这是没有办法的事情。
然而，ASP.NET在实现Cache时，会根据CPU的个数创建多个缓存容器，尽量可能地减小冲突， 以下就是Cache创建的核心过程：
{
CacheInternal internal2;
int numSingleCaches = 0;
if( numSingleCaches == 0 ) {
uint numProcessCPUs = (uint)SystemInfo.GetNumProcessCPUs();
numSingleCaches = 1;
for( numProcessCPUs -= 1; numProcessCPUs > 0; numProcessCPUs = numProcessCPUs >> 1 ) {
numSingleCaches = numSingleCaches << 1;
}
}
CacheCommon cacheCommon = new CacheCommon();
if( numSingleCaches == 1 ) {
internal2 = new CacheSingle(cacheCommon, null, 0);
}
else {
internal2 = new CacheMultiple(cacheCommon, numSingleCaches);
}
cacheCommon.SetCacheInternal(internal2);
cacheCommon.ResetFromConfigSettings();
return internal2;
}
说明：CacheInternal是个内部用的包装类，Cache的许多操作都要由它来完成。
在上面的代码中，numSingleCaches的计算过程很重要，如果上面代码不容易理解，那么请看我下面的示例代码：
{
for( uint i = 1; i <= 20; i++ )
ShowCount(i);
}
static void ShowCount(uint numProcessCPUs)
{
int numSingleCaches = 1;
for( numProcessCPUs -= 1; numProcessCPUs > 0; numProcessCPUs = numProcessCPUs >> 1 ) {
numSingleCaches = numSingleCaches << 1;
}
Console.Write(numSingleCaches + ",");
}
程序将会输出：
1,2,4,4,8,8,8,8,16,16,16,16,16,16,16,16,32,32,32,32
CacheMultiple的构造函数如下：
{
this._cacheIndexMask = numSingleCaches - 1;
this._caches = new CacheSingle[numSingleCaches];
for (int i = 0; i < numSingleCaches; i++)
{
this._caches[i] = new CacheSingle(cacheCommon, this, i);
}
}
现在您应该明白了吧：CacheSingle其实是ASP.NET内部使用的缓存容器，多个CPU时，它会创建多个缓存容器。
在写入时，它是如何定位这些容器的呢?请继续看代码：
{
hashCode = Math.Abs(hashCode);
int index = hashCode & this._cacheIndexMask;
return this._caches[index];
}
说明：参数中的hashCode是直接调用我们传的key.GetHashCode() ，GetHashCode是由Object类定义的。
所以，从这个角度看，虽然ASP.NET的Cache只有一个HttpRuntime.Cache静态成员，但它的内部却可能会包含多个缓存容器， 这种设计可以在一定程度上减少并发的影响。
不管如何设计，在多线程环境下，共用一个容器，冲突是免不了的。如果您只是希望简单的缓存一些数据， 不需要Cache的许多高级特性，那么，可以考虑不用Cache 。 比如：可以创建一个Dictionary或者Hashtable的静态实例，它也可以完成一些基本的缓存工作， 不过，我要提醒您：您要自己处理多线程访问数据时的数据同步问题。
顺便说一句：Hashtable.Synchronized(new Hashtable())也是一个线程安全的集合，如果想简单点，可以考虑它。
接下来，我们来看一下Cache的高级特性，这些都是Dictionary或者Hashtable不能完成的。
