設(shè)計(jì)緩存的目的

　　緩存模塊可以用來實(shí)現(xiàn)下列功能：

• 　　提供了一系列的API
• 　　它使得開發(fā)者不需要學(xué)習(xí)很多內(nèi)部的工作機(jī)制，就可以將常用的緩存功能加入應(yīng)用
• 　　使用企業(yè)庫的配置工具很容易配置
• 　　性能高效
• 　　線程安全，內(nèi)部的代碼考慮到了在多個(gè)線程調(diào)用，沒有非預(yù)期的內(nèi)部交互。
• 　　使用后端存儲(chǔ)，使得發(fā)生以外也可以保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整無缺。
• 　　保證了內(nèi)存中的數(shù)據(jù)和后端存儲(chǔ)保持?jǐn)?shù)據(jù)同步。

　　本節(jié)講述一些緩存模塊設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)，和設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。還包括一些過期處理的設(shè)計(jì)和掃描處理的設(shè)計(jì)。

　　1、設(shè)計(jì)亮點(diǎn)

　　上圖顯示的是緩存模塊中關(guān)鍵類之間的關(guān)系。

　　當(dāng)你用CacheFactory初始化一個(gè)CacheManager對(duì)象的時(shí)候，在內(nèi)部創(chuàng)建了一個(gè)CacheManagerFactory對(duì)象，創(chuàng)建了一個(gè)Cache對(duì)象。常見Cache對(duì)象之后，在后端存儲(chǔ)的所有數(shù)據(jù)被加載到內(nèi)存中，放在Cache對(duì)象中。然后應(yīng)用可以用CacheManager發(fā)出請(qǐng)求，獲取數(shù)據(jù)添加數(shù)據(jù)，刪除數(shù)據(jù)。

　　當(dāng)應(yīng)用向CacheManager發(fā)送請(qǐng)求，使用GetData方法從緩存中獲取數(shù)據(jù)的時(shí)候，CacheManager對(duì)象會(huì)請(qǐng)求Cache對(duì)象。如果請(qǐng)求項(xiàng)存在的話，返回緩存的數(shù)據(jù)，如果不存在返回null，如果對(duì)象過期，也返回null。

　　當(dāng)應(yīng)用使用CacheManager的add方法，向緩存中添加項(xiàng)的時(shí)候，CacheManager同樣將請(qǐng)求發(fā)送給Cache對(duì)象。如果已經(jīng)存在一個(gè)同樣key的項(xiàng)的話，Cache首先會(huì)刪除原來的項(xiàng)，然后加入新項(xiàng)。如果緩存的后端存儲(chǔ)是默認(rèn)的NullBackingStore，數(shù)據(jù)只是寫入內(nèi)存。如果添加項(xiàng)的時(shí)候，達(dá)到了緩存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量的上限的話，BackgroundSchedule對(duì)象就會(huì)開始掃描，進(jìn)行過期處理。

　　如果添加的項(xiàng)在內(nèi)存緩存中沒有的話，Cache首先創(chuàng)建一個(gè)復(fù)制品，然后添加到內(nèi)存的hashtable中，然后鎖定內(nèi)存中的項(xiàng)，添加項(xiàng)到后端存儲(chǔ)，然后替代內(nèi)存hashtable中的項(xiàng)。如果在寫入后端存儲(chǔ)的時(shí)候發(fā)生異常，就會(huì)從內(nèi)存緩存中刪除那個(gè)復(fù)制品。緩存模塊擁有很強(qiáng)的異常安全保護(hù)，意味著如果加入項(xiàng)的時(shí)候發(fā)生異常，緩存的狀態(tài)可以回滾的添加之前的狀態(tài)。換句話說，除非添加項(xiàng)成功，否則緩存的狀態(tài)不會(huì)改變。（同樣也適用于刪除項(xiàng)和清空項(xiàng)）

　　BackgroundSchedule對(duì)象周期性的監(jiān)測緩存中的項(xiàng)。當(dāng)一個(gè)項(xiàng)過期，BackgroundSchedule首先會(huì)移除項(xiàng)，然后有可能會(huì)通知應(yīng)用，項(xiàng)被移除。這時(shí)候，應(yīng)用的責(zé)任就是更新緩存。

　　2、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

　　CacheManager是一個(gè)接口類型，所有的緩存操作都通過接口調(diào)用。如果開發(fā)者沒有修改直接使用緩存模塊的話，CacheManager對(duì)象提供了訪問緩存需要的全部方法，獲取、添加、刪除、清空項(xiàng)。每個(gè)方法都是線程安全的。

　　使用CacheFactory類創(chuàng)建一個(gè)CacheManager對(duì)象，還會(huì)創(chuàng)建一個(gè)CacheManagerFactory類。CacheManagerFactory類會(huì)創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)一個(gè)CacheManager所需要的內(nèi)部類。

　　不同的緩存不能共享相同的后端儲(chǔ)存，每個(gè)CacheManager都只能對(duì)應(yīng)一個(gè)后端存儲(chǔ)。Cache對(duì)象接收從CacheManager對(duì)象發(fā)送過來的請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)了所有的在內(nèi)存緩存和后端儲(chǔ)存之間的操作。包含了一個(gè)hashtable來存儲(chǔ)內(nèi)存中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)作為一個(gè)CacheItem對(duì)象。這個(gè)對(duì)象包括數(shù)據(jù)本身，還包括了項(xiàng)的key，優(yōu)先級(jí)，RefreshAction對(duì)象，和過期策略。這些信息都存放在一個(gè)hashtable中，Cache也是線程安全的。Cache用一個(gè)同步的hashtable控制應(yīng)用和BackgroundSchedule對(duì)緩存中的項(xiàng)的訪問。

　　BackgroundSchedule對(duì)象的責(zé)任就是進(jìn)行過期處理，掃描低級(jí)別的項(xiàng)。PollTimer對(duì)象激活過期循環(huán)，一個(gè)數(shù)字是一次掃描處理移除的項(xiàng)目。這些都在配置文件中可以設(shè)置。

　　緩存模塊中的緩存存儲(chǔ)類包括DataBackingStore、IsolateStorageBackingStore、和NullBackingStore。如果你想要實(shí)現(xiàn)自定義的后端存儲(chǔ)，你需要實(shí)現(xiàn)IBackingStore接口，或者是繼承BaseBackingStore類，這個(gè)類也實(shí)現(xiàn)了IBackingStore接口。這個(gè)基類包含了實(shí)現(xiàn)任何后端存儲(chǔ)所需要的策略和工具方法。

　　當(dāng)后段存儲(chǔ)是使用數(shù)據(jù)庫的時(shí)候，可以用DataBackingStore類。在配置工具中，對(duì)應(yīng)于一個(gè)數(shù)據(jù)庫實(shí)例的名稱。

　　DataBackingStroe和IsolatedBackingStore類可以在持久化之前加密緩存項(xiàng)。加密緩存項(xiàng)可以通過配置來激活。使用配置工具，緩存存儲(chǔ)可以使用配置好的加密算法provider。provider的name在從緩存中讀取數(shù)據(jù)，然后在顯示之前解密的時(shí)候同樣需要。

?　　過期策略的設(shè)計(jì)

　　緩存模塊的過期處理是靠BackgroundSchedule來執(zhí)行的。它會(huì)周期性的檢查hashtable中的緩存項(xiàng)，看是否有過期項(xiàng)。你可以在配置緩存模塊的時(shí)候設(shè)置檢查周期的時(shí)間。

　　緩存模塊提供了四個(gè)過期策略：

• 　　Absolute，意味著緩存項(xiàng)在一個(gè)特定的時(shí)間過期
• 　　Sliding，意味著緩存項(xiàng)在最后一次訪問之后的固定時(shí)間過期，默認(rèn)為2分鐘。
• 　　Expended format，你可以詳細(xì)描述過期條件，例如，可以設(shè)定為每個(gè)星期六晚上10：00，或者是每個(gè)月的第三個(gè)星期日。Expended formats在ExpendedFormat.cs文件中列出來很多。
• 　　File dependency，意味著當(dāng)一個(gè)文件被修改，緩存項(xiàng)就過期

　　前三個(gè)過期選項(xiàng)都是以時(shí)間為基礎(chǔ)的，如果數(shù)據(jù)的更新時(shí)間是規(guī)則的，或者是在一個(gè)特定的時(shí)間更新，你可以使用前三個(gè)選項(xiàng)。

　　第四個(gè)，文件依賴，是以通知為基礎(chǔ)的。它指定緩存項(xiàng)的過期依賴一個(gè)特定的文件，如果文件被修改，緩存項(xiàng)就過期，就會(huì)刪除緩存項(xiàng)。

　　Add方法有兩個(gè)重載，一個(gè)設(shè)置了默認(rèn)的過期策略，NeverExpired。另外一個(gè)你可以設(shè)置適合自己的過期策略。你甚至可以設(shè)置自定義的策略，如果你為一個(gè)緩存項(xiàng)設(shè)置了多個(gè)策略，　　如果由一個(gè)策略符合條件，緩存項(xiàng)就會(huì)過期。

　　標(biāo)記和清除

　　過期包括兩個(gè)步驟。一個(gè)就是標(biāo)記，另外一個(gè)就是清除。分為兩個(gè)步驟，就是為了避免BackgroundSchedule清除一個(gè)應(yīng)用正在使用的緩存項(xiàng)可能發(fā)生的沖突。

　　在標(biāo)記過程中，BackgroundSchedule會(huì)拷貝一份hashtable，然后檢查里面的每一個(gè)緩存項(xiàng)，看看有沒有過期的。這時(shí)候會(huì)鎖定緩存項(xiàng)，如果發(fā)現(xiàn)過期的，就會(huì)打個(gè)標(biāo)記。

　　在清除過程中，BackgroundSchedule會(huì)重新檢查緩存項(xiàng)的標(biāo)記，看看在打上標(biāo)記之后是否有訪問記錄。如果有訪問記錄，就保留緩存項(xiàng)。如果沒有，就過期它，刪除它。緩存項(xiàng)過期的時(shí)候，會(huì)引發(fā)WMI事件。

　　回調(diào)callbacks

　　開發(fā)者可以選擇add方法的另外一個(gè)重載，使得在緩存項(xiàng)過期，刪除緩存項(xiàng)的時(shí)候發(fā)通知給應(yīng)用，如果有必要，應(yīng)用可以更新緩存。

　　掃描處理的設(shè)計(jì)

　　緩存模塊的掃描處理也是由BackgroundSchedule執(zhí)行的。在每次有緩存項(xiàng)加入的時(shí)候都會(huì)檢查，緩存項(xiàng)的數(shù)目是否達(dá)到設(shè)置的最大值。數(shù)量是設(shè)置在CacheManager實(shí)例上的。

　　當(dāng)加入一個(gè)緩存項(xiàng)的時(shí)候，可以設(shè)置優(yōu)先級(jí)，有四個(gè)選項(xiàng)：Low，Normal，High，NotRemovable。刪除的時(shí)候會(huì)按照優(yōu)先級(jí)的高低進(jìn)行處理，優(yōu)先級(jí)低的會(huì)先被清除。默認(rèn)值是Normal。

　　當(dāng)你想讓一個(gè)緩存項(xiàng)直到它過期才被清除的話，可以設(shè)置為NotRemovable。最好不要設(shè)置為NotRemovable，因?yàn)榫彺媸怯脕硖嵘阅艿模粦?yīng)該被作為一種持久化手段。

　　不想過期處理包括兩個(gè)過程，掃描處理只有一個(gè)過程。

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　　未完待續(xù)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

微軟企業(yè)庫4.1學(xué)習(xí)筆記（十八）緩存模塊6 緩存的設(shè)計(jì)目的