引子

web頁面在服務器端進行渲染，需要根據模板和數(shù)據庫數(shù)據經過運算生成和渲染出最終的頁面，這些運算和渲染過程會耗費大量時間和資源，如果將這些運算結果緩存起來放在內存中，下次再請求頁面就會直接從緩存中直接讀取數(shù)據，節(jié)省了頁面渲染計算時間，從而大大提高了頁面的相應速度。目前內存價格相對便宜，通過緩存帶來性能方面的收益往往比單純從代碼層面優(yōu)化性能，高效的和經濟實惠的多。

什么是緩存

什么是緩存，緩存其實也是一種代理，作為網站內容展示的代理，用戶直接訪問緩存內容，而緩存內容來源于后端程序計算， 緩存實際為一個中間代理層。

緩存存在基礎和場景

緩存的存在基礎是內容的相對不變性，在相對的時間、相對的條件內容不發(fā)生變化，這樣不用每次都動態(tài)計算生成內容。內容變化的頻率相對不高，應用對內容實時性要求相對不高，是引入緩存的場景基礎。讀的操作遠大于寫是實際的表現(xiàn)。緩存不適合高交互性，對內容實時性要求高的場景。

緩存主要是解決變與不變的問題，變什么時候變的問題，也就是緩存的同步問題。

緩存策略

緩存策略就是緩存如何生成和如何過期的規(guī)則定義。

緩存策略定義和業(yè)務場景有很大關系如內容展示類網站（新聞類）就會更適合緩存的使用場景。緩存也是種藝術，不同的場景會適合不同的緩存策略，有時候需要拿將幾種策略在實際應用中進行對比，通過實際觀測和相關數(shù)據統(tǒng)計（緩存命中率 緩存停留時間等）來決定哪種策略更適合。

下邊就具體介紹下集中常用的緩存策略

基于時間的緩存策略

通過設置cache過期時間來同步緩存內容，預定的時間到了緩存就會自動過期，優(yōu)點是簡單，缺點是會有一定的時間數(shù)據不同步。

基于cache key的緩存策略

對于動態(tài)網站，網站頁面是基于后端數(shù)據源結合預定義模板動態(tài)渲染生成的，后端數(shù)據源一般為數(shù)據庫（關系型數(shù)據庫 非關系型數(shù)據庫），后端的數(shù)據變化帶來頁面內容的的變化，當后端數(shù)據發(fā)生變化時就會生成新的cache_key從而生成新的cache內容，老的cahe_key和對應的內容會駐留在緩存服務中，只有當緩存服務的空間滿了才會觸發(fā)緩存服務的驅逐操作，緩存才會被清除。

基于cache key的緩存策略的關鍵點就是如何檢測到數(shù)據的變化，如何構建cache key。頁面的數(shù)據源是基于數(shù)據庫的，可以利用數(shù)據庫的id和update time時間戳（id為數(shù)據唯一標識 update time時間戳為變化標識）組成cache key，數(shù)據的任何變化都會改變update time這個時間戳字段，從而生成新的key值，并根據key值重新緩存內容。像memcache和redis等緩存服務會有自己的驅逐策略，會按照最近最少使用的策略自動驅逐緩存，緩存驅逐并不是當緩存空間滿了以后才執(zhí)行的，以memcache為例，他會根據緩存內容的大小分成不同的slab，當前slab空間滿的時候就會觸發(fā)驅逐，這就是為什么你會發(fā)現(xiàn)緩存還有大量空間的時候就有cache被驅逐。

對于文檔行數(shù)據庫如elasticsearch等，提供了一個版本字段，當文檔數(shù)據有任何修改，版本字段都會進行改變（版本號遞增），可以利用文檔的id和版本字段來組成cache key

基于cache key的緩存策略是每次對象變化就重新寫入緩存，舊的緩存對象時在slab滿的情況下由緩存服務根據最近最少訪問策略來驅逐舊的緩存，這種策略很簡單將緩存的清理工作交給了緩存服務，缺點就是有場景會將一些正在使用的cache給驅逐了，反而當前緩存的舊版本的對象會長期滯留在緩存服務中從而引發(fā)緩存震蕩（同一cache頻繁換入換出）。

網頁模板會隨著開發(fā)工作的進行而變動，當模板變化時需要重新生成cache。cache key的值的一部分是基于模板內容的degist md5值來計算的，只有當模板內容改變了，才會生成新的key和緩存內容。計算模板內容degist值也是需要耗費時間的，也可以將其緩存起來，將模板的名稱和路徑當做key來把degist值緩存起。在實際操作過程中，程序重新啟動時（新的relase發(fā)生）會檢測一次模板內容是否改變來決定是否生成新的模板內容degist。

實際應用中會結合數(shù)據庫數(shù)據值和模板digest值來生成cache key和cache content。

可回收的cache key緩存策略

簡單理解就是根據cache key在緩存服務中存儲對象，如果對象被修改就用新版本的緩存對象替換舊版本的對象，從而做到基于當前key的緩存對象空間循環(huán)利用。
他的核心就是基于被緩存對象定義的cache_key和cache_version，

名詞解釋：
cache_key： 為被緩存對象的唯一標識，如數(shù)據庫對象的id
cache_vertion：保存對象的版本信息，追蹤對象的變化，如關系數(shù)據庫對象的update_at 時間戳，文檔型數(shù)據庫的vertion字段。
被緩存的類：需要被緩存的對象。
緩存類：對于緩存內容封裝

被緩存的類中需要同時定義cache_key方法和cache_vertion方法，構建一個緩存類來包裹被緩存的對象，設置一個字段為vertion用來存被緩存對象的vertion，一個字段為value存儲實際的對象，將這個緩存對象按照cache_key存入緩存服務中（memcahe redis），在讀取緩存對象時，先將緩存對象按照cache_key從緩存服務中取出，然后對比當前對象的vertion和緩存對象的vertion是否一致，如果一致就會直接讀取緩存對象中的value值，如果不一致就是對象的內容發(fā)生了變化從而緩存服務中的緩存對象就是過期緩存，需要根據新的vertion和內容重新構建緩存對象，然后根據cache_key存入緩存服務中。因為是同一個cache_key所以就等于根據cache_key把上一個老版本的緩存對象替換為新版本的緩存對象供讀取使用，這樣做的優(yōu)點就是是節(jié)省緩存空間，提高緩存駐留時間，預防緩存震蕩

動態(tài)更新cache內容

通過程序來手動控制緩存的更新，如通過數(shù)據庫變化調用回調（after save）來重新生成緩存。這樣做好處是可以實時改變緩存，讓緩存變得實時可控，缺點是大大增加了程序的復雜性。

總結

這些策略的實際使用。往往不是單一的，要根據具體情況，如業(yè)務場景、應用場景、程序邏輯、技術框架等結合使用，通過實際的工程試驗來實現(xiàn)最適合自己的緩存方案。