設計緩存的目的

　　緩存模塊可以用來實現下列功能：

• 　　提供了一系列的API
• 　　它使得開發者不需要學習很多內部的工作機制，就可以將常用的緩存功能加入應用
• 　　使用企業庫的配置工具很容易配置
• 　　性能高效
• 　　線程安全，內部的代碼考慮到了在多個線程調用，沒有非預期的內部交互。
• 　　使用后端存儲，使得發生以外也可以保持數據的完整無缺。
• 　　保證了內存中的數據和后端存儲保持數據同步。

　　本節講述一些緩存模塊設計的亮點，和設計的細節。還包括一些過期處理的設計和掃描處理的設計。

　　1、設計亮點

　　上圖顯示的是緩存模塊中關鍵類之間的關系。

　　當你用CacheFactory初始化一個CacheManager對象的時候，在內部創建了一個CacheManagerFactory對象，創建了一個Cache對象。常見Cache對象之后，在后端存儲的所有數據被加載到內存中，放在Cache對象中。然后應用可以用CacheManager發出請求，獲取數據添加數據，刪除數據。

　　當應用向CacheManager發送請求，使用GetData方法從緩存中獲取數據的時候，CacheManager對象會請求Cache對象。如果請求項存在的話，返回緩存的數據，如果不存在返回null，如果對象過期，也返回null。

　　當應用使用CacheManager的add方法，向緩存中添加項的時候，CacheManager同樣將請求發送給Cache對象。如果已經存在一個同樣key的項的話，Cache首先會刪除原來的項，然后加入新項。如果緩存的后端存儲是默認的NullBackingStore，數據只是寫入內存。如果添加項的時候，達到了緩存存儲數據量的上限的話，BackgroundSchedule對象就會開始掃描，進行過期處理。

　　如果添加的項在內存緩存中沒有的話，Cache首先創建一個復制品，然后添加到內存的hashtable中，然后鎖定內存中的項，添加項到后端存儲，然后替代內存hashtable中的項。如果在寫入后端存儲的時候發生異常，就會從內存緩存中刪除那個復制品。緩存模塊擁有很強的異常安全保護，意味著如果加入項的時候發生異常，緩存的狀態可以回滾的添加之前的狀態。換句話說，除非添加項成功，否則緩存的狀態不會改變。（同樣也適用于刪除項和清空項）

　　BackgroundSchedule對象周期性的監測緩存中的項。當一個項過期，BackgroundSchedule首先會移除項，然后有可能會通知應用，項被移除。這時候，應用的責任就是更新緩存。

　　2、設計細節

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

　　使用CacheFactory類創建一個CacheManager對象，還會創建一個CacheManagerFactory類。CacheManagerFactory類會創建實現一個CacheManager所需要的內部類。

　　不同的緩存不能共享相同的后端儲存，每個CacheManager都只能對應一個后端存儲。Cache對象接收從CacheManager對象發送過來的請求，實現了所有的在內存緩存和后端儲存之間的操作。包含了一個hashtable來存儲內存中對應的數據，一個數據項作為一個CacheItem對象。這個對象包括數據本身，還包括了項的key，優先級，RefreshAction對象，和過期策略。這些信息都存放在一個hashtable中，Cache也是線程安全的。Cache用一個同步的hashtable控制應用和BackgroundSchedule對緩存中的項的訪問。

　　BackgroundSchedule對象的責任就是進行過期處理，掃描低級別的項。PollTimer對象激活過期循環，一個數字是一次掃描處理移除的項目。這些都在配置文件中可以設置。

　　緩存模塊中的緩存存儲類包括DataBackingStore、IsolateStorageBackingStore、和NullBackingStore。如果你想要實現自定義的后端存儲，你需要實現IBackingStore接口，或者是繼承BaseBackingStore類，這個類也實現了IBackingStore接口。這個基類包含了實現任何后端存儲所需要的策略和工具方法。

　　當后段存儲是使用數據庫的時候，可以用DataBackingStore類。在配置工具中，對應于一個數據庫實例的名稱。

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

?　　過期策略的設計

　　緩存模塊的過期處理是靠BackgroundSchedule來執行的。它會周期性的檢查hashtable中的緩存項，看是否有過期項。你可以在配置緩存模塊的時候設置檢查周期的時間。

　　緩存模塊提供了四個過期策略：

• 　　Absolute，意味著緩存項在一個特定的時間過期
• 　　Sliding，意味著緩存項在最后一次訪問之后的固定時間過期，默認為2分鐘。
• 　　Expended format，你可以詳細描述過期條件，例如，可以設定為每個星期六晚上10：00，或者是每個月的第三個星期日。Expended formats在ExpendedFormat.cs文件中列出來很多。
• 　　File dependency，意味著當一個文件被修改，緩存項就過期

　　前三個過期選項都是以時間為基礎的，如果數據的更新時間是規則的，或者是在一個特定的時間更新，你可以使用前三個選項。

　　第四個，文件依賴，是以通知為基礎的。它指定緩存項的過期依賴一個特定的文件，如果文件被修改，緩存項就過期，就會刪除緩存項。

　　Add方法有兩個重載，一個設置了默認的過期策略，NeverExpired。另外一個你可以設置適合自己的過期策略。你甚至可以設置自定義的策略，如果你為一個緩存項設置了多個策略，　　如果由一個策略符合條件，緩存項就會過期。

　　標記和清除

　　過期包括兩個步驟。一個就是標記，另外一個就是清除。分為兩個步驟，就是為了避免BackgroundSchedule清除一個應用正在使用的緩存項可能發生的沖突。

　　在標記過程中，BackgroundSchedule會拷貝一份hashtable，然后檢查里面的每一個緩存項，看看有沒有過期的。這時候會鎖定緩存項，如果發現過期的，就會打個標記。

　　在清除過程中，BackgroundSchedule會重新檢查緩存項的標記，看看在打上標記之后是否有訪問記錄。如果有訪問記錄，就保留緩存項。如果沒有，就過期它，刪除它。緩存項過期的時候，會引發WMI事件。

　　回調callbacks

　　開發者可以選擇add方法的另外一個重載，使得在緩存項過期，刪除緩存項的時候發通知給應用，如果有必要，應用可以更新緩存。

　　掃描處理的設計

　　緩存模塊的掃描處理也是由BackgroundSchedule執行的。在每次有緩存項加入的時候都會檢查，緩存項的數目是否達到設置的最大值。數量是設置在CacheManager實例上的。

　　當加入一個緩存項的時候，可以設置優先級，有四個選項：Low，Normal，High，NotRemovable。刪除的時候會按照優先級的高低進行處理，優先級低的會先被清除。默認值是Normal。

　　當你想讓一個緩存項直到它過期才被清除的話，可以設置為NotRemovable。最好不要設置為NotRemovable，因為緩存是用來提升性能的，不應該被作為一種持久化手段。

　　不想過期處理包括兩個過程，掃描處理只有一個過程。

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　　未完待續。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

微軟企業庫4.1學習筆記（十八）緩存模塊6 緩存的設計目的