关于全局缓存的一种简单实现方法
2024-05-04 08:01:46
缓存，在.Net系统开发中，经常使用到。如果，让你自己去实现，你会怎么做呢。
开始编码前思考：
1、肯定 是要 根据 key 去查询对应value，so 应该是List<KeyValuePair> 这类集合做缓存载体；
2、肯定是要全局公用，so 缓存的列表应该唯一；
3、应该有支持并发的能力，so 实现过程中肯定要加锁；
4、应该可以支持过期，自动 or 手动，so 应该 可以添加过期时间；
好的，基于以上3点，设计的类应该需要是单体（单例）模式，查询、删除key时应该lock 缓存载体，可以有定时清除过期缓存项的能力；
1 public static class CacheHelper
2 {
3 private static int RestoreCacheCount = 20000;
4 private static DateTime LastRestoreCachTime;
5 private static Dictionary<string, MyCacheEntity> CacheEntryDictionary;
6 private static readonly object objLock = new object();
7
8 static CacheHelper()
9 {
10 if (CacheEntryDictionary == null)
11 {
12 lock (objLock)
13 {
14 if (CacheEntryDictionary == null)
15 {
16 CacheEntryDictionary = new Dictionary<string, MyCacheEntity>();
17 LastRestoreCachTime = DateTime.Now;
18 System.Threading.Tasks.Task.Factory.StartNew(() => RestoreCache());
19 }
20 }
21 }
22 }
23
24 public static void Set<T>(string key, T entity, double timeout)
25 {
26 if (string.IsNullOrEmpty(key))
27 throw new ArgumentNullException(nameof(key));
28 if (entity == null)
29 throw new ArgumentNullException(nameof(entity));
30 var expiredTime = DateTime.Now.AddSeconds(timeout);
31 lock (objLock)
32 {
33 if (DateTime.Now.Subtract(expiredTime).TotalSeconds >= 0)
34 {
35 if (CacheEntryDictionary.ContainsKey(key))
36 CacheEntryDictionary.Remove(key);
37 }
38 else
39 {
40 CacheEntryDictionary[key] = new MyCacheEntity { Value = entity, ExpiredTime = expiredTime };
41 }
42 }
43 }
44
45 public static T Get<T>(string key)
46 {
47 if (string.IsNullOrEmpty(key))
48 throw new ArgumentNullException(nameof(key));
49 var value = default(T);
50 lock (objLock)
51 {
52 var exist = CacheEntryDictionary.ContainsKey(key);
53 if (!exist) return value;
54 var obj = CacheEntryDictionary[key];
55 if (obj == null)
56 {
57 CacheEntryDictionary.Remove(key);
58 return value;
59 }
60 if (obj.ExpiredTime == DateTime.MinValue || DateTime.Now.Subtract(obj.ExpiredTime).TotalSeconds >= 0)
61 {
62 CacheEntryDictionary.Remove(key);
63 return value;
64 }
65 return (T)Convert.ChangeType(obj.Value, typeof(T));
66 }
67 }
68
69 public static void Remove(string key)
70 {
71 if (string.IsNullOrEmpty(key))
72 throw new ArgumentNullException(nameof(key));
73 try
74 {
75 lock (objLock)
76 {
77 var exist = CacheEntryDictionary.ContainsKey(key);
78 if (!exist) return;
79 CacheEntryDictionary.Remove(key);
80 }
81 }
82 catch (Exception e)
83 {
84 throw e;
85 }
86 }
87
88 public static void Clear()
89 {
90 try
91 {
92 lock (objLock)
93 {
94 CacheEntryDictionary.Clear();
95 LastRestoreCachTime = DateTime.Now;
96 }
97 }
98 catch (Exception e)
99 {
100 throw e;
101 }
102 }
103
104 public static int Count => CacheEntryDictionary?.Count ?? 0;
105
106 private static void RestoreCache()
107 {
108 while (true)
109 {
110 if (CacheEntryDictionary.Keys.Count < 1) return;
111 try
112 {
113 bool isEnter = false;
114 Monitor.TryEnter(CacheEntryDictionary, 1000, ref isEnter);
115 if (isEnter)
116 {
117 if (CacheEntryDictionary.Count > RestoreCacheCount && DateTime.Now.Subtract(LastRestoreCachTime).TotalMinutes > 1)
118 {
119 var keys = CacheEntryDictionary.Where(m => m.Value.ExpiredTime < DateTime.Now).Select(m => m.Key).ToList();
120 foreach (var key in keys)
121 {
122 CacheEntryDictionary.Remove(key);
123 }
124 LastRestoreCachTime = DateTime.Now;
125 }
126 }
127 }
128 finally
129 {
130 Monitor.Exit(CacheEntryDictionary);
131 }
132 Thread.Sleep(1000 * 6);
133 }
134 }
135 }
136 public class MyCacheEntity
137 {
138 public object Value { get; set; }
139 public DateTime ExpiredTime { get; set; }
140 }如果想要 key 不区分大小写，可以 在构造函数中 设置
CacheEntryDictionary = new Dictionary<string, MyCacheEntity>(StringComparer.OrdinalIgnoreCase);
你可能会有疑问，为什么不用 线程安全的字典 ConcurrentDictionary 呢？
当然可以将 Dictionary 改为 ConcurrentDictionary 没有任何问题，只是我想要自己手动实现加减速的过程；ConcurrentDictionary 字典内部也是调用Monitor 进行的加减锁的过程；
如果想要在缓存中实现 缓存文件，并且文件内容改变同步修改缓存的内容呢？
修改 以上方法 加入
1、添加缓存文件
2、刷新缓存文件内容，定时过期、监控文件内容更改等；
相关代码；
1 public static class CacheHelper
2 {
3 private static int RestoreCacheCount = 20000;
4 private static DateTime LastRestoreCachTime;
5 private static Dictionary<string, MyCacheEntity> CacheEntryDictionary;
6 private static readonly object objLock = new object();
7 private static Dictionary<string, MyCacheEntity> FileCacheEntryDictionary;
8
9 static CacheHelper()
10 {
11 if (CacheEntryDictionary == null)
12 {
13 lock (objLock)
14 {
15 if (CacheEntryDictionary == null)
16 {
17 CacheEntryDictionary = new Dictionary<string, MyCacheEntity>(StringComparer.OrdinalIgnoreCase);
18 LastRestoreCachTime = DateTime.Now;
19 System.Threading.Tasks.Task.Factory.StartNew(() => RestoreCache());
20 }
21 if (FileCacheEntryDictionary == null)
22 {
23 FileCacheEntryDictionary = new Dictionary<string, MyCacheEntity>();
24 System.Threading.Tasks.Task.Factory.StartNew(() => ReFreshFileCache());
25 }
26 }
27 }
28 }
29
30 public static void Set<T>(string key, T entity, double timeout)
31 {
32 if (string.IsNullOrEmpty(key))
33 throw new ArgumentNullException(nameof(key));
34 if (entity == null)
35 throw new ArgumentNullException(nameof(entity));
36 var expiredTime = DateTime.Now.AddSeconds(timeout);
37 lock (objLock)
38 {
39 if (DateTime.Now.Subtract(expiredTime).TotalSeconds >= 0)
40 {
41 if (CacheEntryDictionary.ContainsKey(key))
42 CacheEntryDictionary.Remove(key);
43 }
44 else
45 {
46 CacheEntryDictionary[key] = new MyCacheEntity { Value = entity, ExpiredTime = expiredTime };
47 }
48 }
49 }
50
51 public static void SetFile(string key, string filePath, Encoding encoding, double timeout)
52 {
53 if (string.IsNullOrEmpty(key))
54 throw new ArgumentNullException(nameof(key));
55 if (!File.Exists(filePath))
56 throw new FileNotFoundException(filePath);
57 var expiredTime = DateTime.Now.AddSeconds(timeout);
58 lock (objLock)
59 {
60 if (DateTime.Now.Subtract(expiredTime).TotalSeconds >= 0)
61 {
62 if (CacheEntryDictionary.ContainsKey(key))
63 CacheEntryDictionary.Remove(key);
64 }
65 else
66 {
67 FileInfo fileInfo = new FileInfo(filePath);
68 string value = null;
69 using (var stream = new StreamReader(filePath, encoding))
70 {
71 value = stream.ReadToEnd();
72 }
73 CacheEntryDictionary[key] = new MyCacheEntity
74 {
75 Value = value,
76 ExpiredTime = expiredTime
77 };
78 FileCacheEntryDictionary[key] = new MyCacheEntity
79 {
80 Value = new FileCacheOption
81 {
82 FilePath = filePath,
83 FileSize = fileInfo.Length,
84 LastWriteTime = fileInfo.LastWriteTime,
85 Encoding = encoding
86 },
87 ExpiredTime = expiredTime
88 };
89 }
90 }
91 }
92
93 public static T Get<T>(string key)
94 {
95 if (string.IsNullOrEmpty(key))
96 throw new ArgumentNullException(nameof(key));
97 var value = default(T);
98 lock (objLock)
99 {
100 var exist = CacheEntryDictionary.ContainsKey(key);
101 if (!exist) return value;
102 var obj = CacheEntryDictionary[key];
103 if (obj == null)
104 {
105 CacheEntryDictionary.Remove(key);
106 return value;
107 }
108 if (obj.ExpiredTime == DateTime.MinValue || DateTime.Now.Subtract(obj.ExpiredTime).TotalSeconds >= 0)
109 {
110 CacheEntryDictionary.Remove(key);
111 return value;
112 }
113 return (T)Convert.ChangeType(obj.Value, typeof(T));
114 }
115 }
116
117 public static void Remove(string key)
118 {
119 if (string.IsNullOrEmpty(key))
120 throw new ArgumentNullException(nameof(key));
121 try
122 {
123 lock (objLock)
124 {
125 var exist = CacheEntryDictionary.ContainsKey(key);
126 if (!exist) return;
127 CacheEntryDictionary.Remove(key);
128 if (FileCacheEntryDictionary.ContainsKey(key))
129 FileCacheEntryDictionary.Remove(key);
130 }
131 }
132 catch (Exception e)
133 {
134 throw e;
135 }
136 }
137
138 public static void Clear()
139 {
140 try
141 {
142 lock (objLock)
143 {
144 CacheEntryDictionary.Clear();
145 FileCacheEntryDictionary.Clear();
146 LastRestoreCachTime = DateTime.Now;
147 }
148 }
149 catch (Exception e)
150 {
151 throw e;
152 }
153 }
154
155 public static int Count => CacheEntryDictionary?.Count ?? 0;
156
157 private static void RestoreCache()
158 {
159 while (true)
160 {
161 if (CacheEntryDictionary.Keys.Count < 1) return;
162 try
163 {
164 bool isEnter = false;
165 Monitor.TryEnter(CacheEntryDictionary, 1000, ref isEnter);
166 if (isEnter)
167 {
168 if (CacheEntryDictionary.Count > RestoreCacheCount && DateTime.Now.Subtract(LastRestoreCachTime).TotalMinutes > 1)
169 {
170 var keys = CacheEntryDictionary.Where(m => m.Value.ExpiredTime < DateTime.Now).Select(m => m.Key).ToList();
171 foreach (var key in keys)
172 {
173 CacheEntryDictionary.Remove(key);
174 }
175 LastRestoreCachTime = DateTime.Now;
176 }
177 }
178 }
179 finally
180 {
181 Monitor.Exit(CacheEntryDictionary);
182 }
183 184 Thread.Sleep(1000 * 6);
185 }
186 }
187
188 private static void ReFreshFileCache()
189 {
190 while (true)
191 {
192 if (FileCacheEntryDictionary.Keys.Count < 1) return;
193 try
194 {
195 bool isEnter = false;
196 Monitor.TryEnter(FileCacheEntryDictionary, 100, ref isEnter);
197 if (isEnter && FileCacheEntryDictionary.Keys.Count > 0)
198 {
199 var keys = FileCacheEntryDictionary.Keys.ToList();
200 foreach (var key in keys)
201 {
202 var value = FileCacheEntryDictionary[key];
203 if (value.ExpiredTime <= DateTime.Now)
204 {
205 FileCacheEntryDictionary.Remove(key);
206 continue;
207 }
208 var fileCacheOption = value.Value as FileCacheOption;
209 if (fileCacheOption == null)
210 {
211 FileCacheEntryDictionary.Remove(key);
212 continue;
213 }
214 if (!File.Exists(fileCacheOption.FilePath))
215 {
216 FileCacheEntryDictionary.Remove(key);
217 CacheEntryDictionary.Remove(key);
218 continue;
219 }
220 FileInfo fileInfo = new FileInfo(fileCacheOption.FilePath);
221 if (fileInfo.Length != fileCacheOption.FileSize || fileInfo.LastWriteTime != fileCacheOption.LastWriteTime)
222 {
223 fileCacheOption.LastWriteTime = fileInfo.LastWriteTime;
224 fileCacheOption.FileSize = fileInfo.Length;
225 FileCacheEntryDictionary[key] = new MyCacheEntity { Value = fileCacheOption, ExpiredTime = value.ExpiredTime };
226 using (var stream = new StreamReader(fileCacheOption.FilePath, fileCacheOption.Encoding))
227 {
228 Set(key, stream.ReadToEnd(), (int)value.ExpiredTime.Subtract(DateTime.Now).TotalSeconds);
229 }
230 }
231 }
232 }
233 }
234 finally
235 {
236 Monitor.Exit(FileCacheEntryDictionary);
237 }
238
239 Thread.Sleep(100);
240 }
241 }
242 }
243 public class MyCacheEntity
244 {
245 public object Value { get; set; }
246 public DateTime ExpiredTime { get; set; }
247 }
248
249 public class FileCacheOption
250 {
251 public string FilePath { get; set; }
252 public long FileSize { get; set; }
253 public DateTime LastWriteTime { get; set; }
254 public Encoding Encoding { get; set; }
255 }其实上边的文件监控 可以用 FileSystemWatcher 来做文件监控，。只是我做测试的时候，在触发多个事件读取文件内容时，会报文件被占用，然后就是在centos 下，编辑文件后保存时，会同时触发 Created、Changed 两个事件，在windows 下不存在这种情况，可能是我的方法设置有问题吧。
转载于:https://www.cnblogs.com/flyfishing/articles/Global_CacheHelper.html
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