WebAPI性能优化小结

原创

程序员阿亮 2023-09-09 13:04:14 博主文章分类：WebAPI ©著作权

文章标签 redis 缓存数据 WebAPI 性能优化 文章分类 .Net 后端开发

©著作权归作者所有：来自51CTO博客作者程序员阿亮的原创作品，请联系作者获取转载授权，否则将追究法律责任

一、本地缓存

设计思路
查询数据时先查看本地缓存中是否有数据，如果有数据直接返回，如果没有数据，到数据库查询后添加到本地缓存，并将数据返回。
优缺点

缺点
Memory是服务器内存的缓存，如果并发量大并查询的数据不一致，会造成内存非常大，同时会造成GC不断的回收内存，由于Memory内部使用的是静态变量，造成内存无法回收，GC每回收一次，就会耗费一次CPU资源，如果GC回收的频率比较大，大么耗费的CPU资源就较大。

解决方案：1.设置缓存时间。2.设置缓存大小。

优点
数据读写速度时间缩短，性能提升。

使用

安装Nuget包

Microsoft.Extensions.Caching.Memory

Startup.cs注册

//ConfigureServices方法中注册缓存服务
Service.AddMemoryCache(options=>{
options.SizeLimit = 1024*1024*100; //设置缓存大小
});

使用方法

//在构造方法中注入
private readonly IMemoryCache memoryCache;
构造函数 （IMemoryCache _memoryCache）
{
memoryCache =_memoryCache;
}
//测试对象
Person per = new Person();
//查询缓存方法
//memoryCache.Get<Person>(key);
//为了放防止多线程并发
bool flag = memoryCache.TryGetValue<缓存对象>(key，out per);
//true：有数据 false：无数据
//限制缓存大小
var cacheEntryOptions = new MemoryCacheEntryOptions（）.
//设置单个缓存大下
SetSize(1024).
//设置过期时间 自动失效
SetSlidingExpiration(TimeSpan.FromSeconds(3));
//添加缓存
memoryCache.Set<Person>(key,value,cacheEntryOptions);

二、分布式缓存

简单来说 redis 就是一个数据库，不过与传统数据库不同的是 redis 的数据是存在内存中的，所以读写速度非常快，因此 redis 被广泛应用于缓存方向。另外，redis 也经常用来做分布式锁。redis 提供了多种数据类型来支持不同的业务场景。除此之外，redis 支持事务、持久化、LUA脚本、LRU驱动事件、多种集群方案。

原理
Redis数据库中的数据时存放在内存中，并非磁盘中，不需要把每次查询进行IO操作。把使用的数据查询加载的内存中，在内存中操作，提升查询效率。
使用场景
1.任何可丢失数据。2.不经常变动的数据。
使用方式

在appsetting.json添加Redis配置

"ConnectionStrings: RedisCaching节点配置信息

{
  "ConnectionStrings": {
    "ConnectionString": "Data Source=127.0.0.1;Initial Catalog=db;User ID=uid;Password=123456;Pooling=True;Max Pool Size=512;Connect Timeout=500;",
    "JwtSetting": {
      "Issuer": "jwtIssuer", //颁发者
      "Audience": "jwtAudience", //可以给哪些客户端使用
      "SecretKey": "chuangqianmingyueguang" //加密的Key
    },
    "RedisCaching": {
      "Enabled": true,
      "ConnectionString": "127.0.0.1:6379"
    }
  }
}

添加SerializeHelper.cs 对象序列化操作

public class SerializeHelper
    {
        /// <summary>
        /// 序列化
        /// </summary>
        /// <param name="item"></param>
        /// <returns></returns>
        public static byte[] Serialize(object item)
        {
            var jsonString = JsonConvert.SerializeObject(item);

            return Encoding.UTF8.GetBytes(jsonString);
        }
        /// <summary>
        /// 反序列化
        /// </summary>
        /// <typeparam name="TEntity"></typeparam>
        /// <param name="value"></param>
        /// <returns></returns>
        public static TEntity Deserialize<TEntity>(byte[] value)
        {
            if (value == null)
            {
                return default(TEntity);
            }
            var jsonString = Encoding.UTF8.GetString(value);
            return JsonConvert.DeserializeObject<TEntity>(jsonString);
        }
    }

定义接口和实现类

新建IRedisCacheManager接口和RedisCacheManager类，并引用Nuget包StackExchange.Redis

public class RedisCacheManager : IRedisCacheManager
    {
        private readonly string redisConnenctionString;
        public volatile ConnectionMultiplexer redisConnection;
        private readonly object redisConnectionLock = new object();
        public RedisCacheManager()
        {
            string redisConfiguration = ConfigHelper.GetSectionValue("ConnectionStrings:RedisCaching:ConnectionString");//获取连接字符串

            if (string.IsNullOrWhiteSpace(redisConfiguration))
            {
                throw new ArgumentException("redis config is empty", nameof(redisConfiguration));
            }
            this.redisConnenctionString = redisConfiguration;
            this.redisConnection = GetRedisConnection();
        }

        /// <summary>
        /// 核心代码，获取连接实例
        /// 通过双if 夹lock的方式，实现单例模式
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private ConnectionMultiplexer GetRedisConnection()
        {
            //如果已经连接实例，直接返回
            if (this.redisConnection != null && this.redisConnection.IsConnected)
            {
                return this.redisConnection;
            }
            //加锁，防止异步编程中，出现单例无效的问题
            lock (redisConnectionLock)
            {
                if (this.redisConnection != null)
                {
                    //释放redis连接
                    this.redisConnection.Dispose();
                }
                try
                {
                    this.redisConnection = ConnectionMultiplexer.Connect(redisConnenctionString);
                }
                catch (Exception)
                {

                    throw new Exception("Redis服务未启用，请开启该服务");
                }
            }
            return this.redisConnection;
        }

        public void Clear()
        {
            foreach (var endPoint in this.GetRedisConnection().GetEndPoints())
            {
                var server = this.GetRedisConnection().GetServer(endPoint);
                foreach (var key in server.Keys())
                {
                    redisConnection.GetDatabase().KeyDelete(key);
                }
            }
        }

        public bool Get(string key)
        {
            return redisConnection.GetDatabase().KeyExists(key);
        }

        public string GetValue(string key)
        {
            return redisConnection.GetDatabase().StringGet(key);
        }

        public TEntity Get<TEntity>(string key)
        {
            var value = redisConnection.GetDatabase().StringGet(key);
            if (value.HasValue)
            {
                //需要用的反序列化，将Redis存储的Byte[]，进行反序列化
                return SerializeHelper.Deserialize<TEntity>(value);
            }
            else
            {
                return default(TEntity);
            }
        }

        public void Remove(string key)
        {
            redisConnection.GetDatabase().KeyDelete(key);
        }

        public void Set(string key, object value, TimeSpan cacheTime)
        {
            if (value != null)
            {
                //序列化，将object值生成RedisValue
                redisConnection.GetDatabase().StringSet(key, SerializeHelper.Serialize(value), cacheTime);
            }
        }

        public bool SetValue(string key, byte[] value)
        {
            return redisConnection.GetDatabase().StringSet(key, value, TimeSpan.FromSeconds(120));
        }

    }

将Redis服务注入到容器中

在ConfigureServices中进行注入：

//注册Redis
services.AddSingleton<IRedisCacheManager, RedisCacheManager>();

控制器中使用

/// <summary>
/// 测试Redis
/// </summary>
/// <returns></returns>
[HttpGet]
public async Task<IActionResult> Redis(int id)
{

    var key = $"Redis{id}";
    UserNew user = new UserNew();
    if (_redisCacheManager.Get<object>(key) != null)
    {
        user = _redisCacheManager.Get<UserNew>(key);
    }
    else
    {
        user = new UserNew
        {
            UserId = id,
            UserName = "bingle",
            Age = 18
        };
        _redisCacheManager.Set(key, user, TimeSpan.FromHours(2));//缓存2小时
    }

    return Ok(user);
}

三、响应缓存

原理
当客户端第一次请求服务器，服务器响应后，服务器会往响应头里写入两个参数：【1、是否开启缓存存储数据。2、校验】，并存储到客户端，客户端会将数据存储到缓存仓库中；当客户端第二次请求到服务器，会将etag传到服务器进行校验，如果两个etag是相等的，服务端会返给客户端304，客户端会从缓存仓库中获取数据。
场景:
不可变的数据使用。
缺陷
会浪费大量的客户端和服务器进行交互。
协商缓存：

安装Nuget包

Marvin.Cache.Headers

在Startup.cs中注册

//ConfigureServices方法中注册
Service.AddHttpCacheHeaders((options)=>{options.MaxAge = ....;//设置过期时间 默认60s
options.CacheLocation = ....;//public 公共的 private 私有的只能当前客户端使用
options.NoStore= ...；// 设置响应头信息 不走本地缓存
options.NoTransform= ....；//设置请求头信息
},
(options1)=>{});
//Configure方法中启动并存储校验信息
app.UseHttpCacheHeaders();

控制器中添加代码

HttpContext.Response.Headers.Add("cache-control","max-age=60,public"); //是否开启缓存储数据 设置缓存时间
HttpContext.Response.Headers.Add("etag",Value);//校验
HttpContext.Response.Headers.Add("last-modified","Mon,24 Dec 2022 09:49:49 GMT");

强制缓存：

安装Nuget包：

Marvin.Cache.Headers

在Startup.cs中注册

//ConfigureServices方法中注册
Service.AddHttpCacheHeaders((options)=>{
options.MustRevalidate = true; //全局的方式 不建议使用
});
//Configure方法中启动并存储校验信息
app.UseHttpCacheHeaders();

控制器中添加代码

HttpContext.Response.Headers.Add("cache-control","max-age=60,public,must-revalidate");

针对某个控制器使用

//在控制器方法上添加特性
[HttpCacheExpiration(CacheLocation = CacheLocation.Public,MaxAge=60)] 设置NoStore = true 不走缓存
[HttpCacheValidation(MustRevalidate = true)]

使用场景
1.字典数据
2.静态资源，如图片，视频，文本等。
3.js或者css文件

四、数据压缩

在Startup类ConfigureServices方法中注册

//响应数据压缩
services.AddResponseCompression();

在Startup类Configure方法中开启服务

//必须写在中间件的开头
app.UseResponseCompression();

数据压缩的目的
传输数据的时候，减少数据传输的带宽，提升性能。
场景
只要涉及到数据传输，就可以进行压缩

技术的发展日新月异，随着时间推移，无法保证本博客所有内容的正确性。如有误导，请大家见谅，欢迎评论区指正！

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