帶你走進緩衝世界（5）：一顯身手

        我想朋友們對緩衝已經有一個大致的認識了。從一些朋友的評論中，我瞭解到有些人也是基於理解，對應用來說可能還是有點力不從心。今天我們就實際案例來分析下緩衝的具體應用，就拿部落格來說吧。
 
         先分析下部落格的網站的特點：頁面簡單（結構一致）、多使用者、多文章、多評論、訪問量大等。
                 頁面簡單：幾乎所有的頁面都是頭部標題+側邊欄+列表或內容+評論；
                 多使用者：每一個部落格都是一個使用者，所以可以想想每開啟一個頁面都會去調用部落格表的資訊；
                 多文章：每一個部落格都有多篇文章，使用者越多文章就更多，上千萬篇文章也很正常；
                 多評論：文章的量已經很大了，評論又怎麼會小呢；
                 訪問量大：訪問量主要看網站是否受歡迎，我們當然是朝著大訪問量的目標設計的。訪問量主要集中在文章內容頁，因為很多人都是來看文章的，而不是看列表的；

         緩衝設計的目的就是盡量的減少資料庫的壓力。因為訪問量大的，資料庫的串連數會達到頂峰，會造成很多請求會等待；而且資料庫的操作屬於磁碟操作，在這種串連數滿的壓力下，整個系統的瓶頸都在磁碟等待(IOwait)上。所以，如果沒有緩衝，這個系統對於訪問量大的網站來講，自然是不可用，等於廢品。所以，在需要擷取資料的時候，如果這個資料可以被緩衝，則否考慮先從緩衝裡擷取，如果擷取不到，再去資料庫擷取；然後把擷取的結果放入緩衝，再返回結果。 

         部落格緩衝：
         上面提到，幾乎所有的頁都含有使用者的資訊，比如標題、副標題、皮膚等資訊，而且一般的訪問規則(URL)裡都包含了此部落格的使用者名稱；所以，部落格的資訊是必須要緩衝的，而且要以使用者名稱(username)緩衝，因為通過URL只能拿到username，所以用username做key作為合適。如果緩衝中不存在該使用者，則需要通過使用者名稱尋找資料庫，所以資料庫要對username欄位建立索引。
         另外，頁面簡單一致，說明每個頁都會包含頭部和側邊欄，這些內容是不變化的，所以這些內容最好也要緩衝。側邊欄一般包含使用者資訊、統計資訊(積分、排名等)、分類、TAG、存檔、熱門排行榜等等。這些資訊，有的是不及時的，比如排名，分類等，有的卻是需要及時更新的，比如分類的具體文章數量，存檔的具體文章數量。那麼只能具體資料類型，採用具體的策略。比如排名，可以每天更新一次，則按到期時間緩衝；而積分和各種統計數字則需要時時更新，所以可以永久緩衝，但需要在更新時及時更新這些緩衝。比如，使用者發布一篇文章之後，需要更新積分、分類統計、存檔統計、TAG統計，這些更新操作，自然帶來了開發的複雜度，但他們也有一個共性，就是都屬於側邊欄，所以為了降低代碼的複雜度，我們把這些緩衝全部放在一個緩衝裡，只要有更新，就移除整個緩衝，然後重建立立新的資料。  雖然這麼做更新的粒度太大，但部落格的總訪問量是以讀為主，這點移除不會有大礙。so...我們來寫使用者的緩衝代碼吧

　　

    /// <summary>    /// 部落格緩衝使用示範類    /// </summary>    public class BlogHelper    {        /// <summary>        /// 擷取一個部落格資訊        /// </summary>        public static Blog GetBlog(string userName)        {            //從緩衝擷取部落格            var blog = BlogCacheDataProvider.Get(userName);            //如果緩衝不存在            if (blog == null)            {                //從資料庫擷取部落格資訊                blog = DataProvider.GetBlog(userName);                //把資訊存入緩衝                BlogCacheDataProvider.Set(blog);            }            return blog;        }        /// <summary>        /// 擷取部落格的分類        /// </summary>        public static IEnumerable<Category> GetCategories(string userName)        {            //擷取部落格            var blog = GetBlog(userName);            //如果部落格的分類不存在            if (blog.Categories == null)            {                //從資料庫查詢分類，並賦值給緩衝（由於緩衝是本機快取，所以這個賦值會直接修改緩衝的資訊）                blog.Categories = DataProvider.GetCategories(userName);            }            //返回分類            return blog.Categories;        }        /// <summary>        /// 儲存一篇文章        /// </summary>        public static void SaveArticle(Article article)        {            //先儲存到資料庫            DataProvider.SaveArticle(article);            //再移除部落格的整個緩衝            BlogCacheDataProvider.Remove(article.UserName);        }    }    public class BlogCacheDataProvider    {        /// <summary>        /// 部落格緩衝採用了TimeSpan的到期策略，因為是整體緩衝，而且我們還要手動維護，所以不怕他不到期，而越熱門的使用者，緩衝時間越長。冷門緩衝會很快消失。預設是1天的緩衝時間。        /// </summary>        private static CacheByTimeSpan<string, Blog> _cache;        BlogCacheDataProvider()        {            _cache = new CacheByTimeSpan<string, Blog>();        }        /// <summary>        /// 擷取部落格緩衝        /// </summary>        public static Blog Get(string userName)        {            return _cache.Get(userName);        }        /// <summary>        /// 更新部落格緩衝        /// </summary>        public static void Set(Blog blog)        {            _cache.Add(blog.UserName, blog, new TimeSpan(24, 0, 0));        }        /// <summary>        /// 移除部落格緩衝        /// </summary>        public static void Remove(string userName)        {            _cache.Remove(userName);        }    }    /// <summary>    /// 資料庫操作示範類    /// </summary>    public class DataProvider    {        public static Blog GetBlog(string userName)        {            return new Blog();        }        public static IEnumerable<Category> GetCategories(string userName)        {            return new List<Category>();        }        public static bool SaveArticle(Article article)        {            return true;        }    }    /// <summary>    /// 部落格    /// </summary>    public class Blog    {        public string UserName { get; set; }        public IEnumerable<Category> Categories { get; set; }    }    /// <summary>    /// 部落格的文章分類    /// </summary>    public class Category { }    /// <summary>    /// 文章    /// </summary>    public class Article    {        public int ArticleId { get; set; }        /// <summary>        /// 文章的檔案名稱（也就是URL裡的英文名）        /// </summary>        public string FileName { get; set; }        /// <summary>        /// 文章內容        /// </summary>        public string Content { get; set; }        public string UserName { get; set; }    }

        文章緩衝：
        文章的內容頁是網站訪問量最大的地方，能達到80%以上，所以文章的資料查詢是最大的。而文章的URL一般包含文章的ID號或文章的英文名稱，所以文章的緩衝需要2個key，但之前我們介紹的緩衝中並沒有兩個key的概念，所以解決辦法就是存2份，畢竟有英文名的文章很少，所以絕大多數來說還都是1份。文章的緩衝不僅僅用於使用者的瀏覽，還包括評論的操作也需要查詢文章的資料，所以文章的緩衝十分之有必要。看一下文章的緩衝代碼吧，因為重複很多，我只貼出主要部分，其餘的參考部落格的代碼即可。

    /// <summary>    /// 文章快取資料提供類    /// </summary>    public class ArticleCacheDataProvider     {        /// <summary>        /// 文章緩衝依然採用TimeSpan，根據訪問調整到期時間        /// </summary>        private static CacheByTimeSpan<string,Article> _cache;        private static TimeSpan _cacheTimeSpan;        ArticleCacheDataProvider()        {            _cache = new CacheByTimeSpan<string,Article>();            _cacheTimeSpan = new TimeSpan(24, 0, 0);        }        public static Article Get(string articleIdOrFileName)        {            return _cache.Get(articleIdOrFileName);        }        public static void Set(Article article)        {            _cache.Add(article.ArticleId.ToString(), article, _cacheTimeSpan);            //如果文章有別名，則再緩衝一份別名緩衝            if (!String.IsNullOrEmpty(article.FileName))            {                _cache.Add(article.FileName, article, _cacheTimeSpan);            }        }        public static void Remove(string articleId, string fileName = null)        {            _cache.Remove(articleId);            _cache.Remove(fileName);        }    }

　　評論緩衝：

        評論包含三個重要的關係屬性，一是屬於某篇文章（ArticleId），二是屬於某個部落格（BlogId），三是屬於某個發表的人（UserName）。所以對這三個欄位都需要建立索引。而在展示的時候，則根據ArticleId來調用。由於評論要求的及時性比較高（不可能說使用者發表了評論之後還要等半天才可以看到，最多2分鐘的忍受），所以評論最好是在發表或刪除後立即更新緩衝。那麼評論的緩衝更新也需要手工操作，每當有增加或刪除的時候都要更新掉緩衝。

    public class Comment    {        public int CommentId { get; set; }        public int ArticleId { get; set; }        public int BlogId { get; set; }        public string UserName { get; set; }    }    public class CommentCacheDataProvider    {        /// <summary>        /// 評論的緩衝一般是列表的緩衝        /// </summary>        private static CacheByTimeSpan<int, List<Comment>> _cache;        CommentCacheDataProvider()        {            _cache = new CacheByTimeSpan<int, List<Comment>>();        }        public static IEnumerable<Comment> Get(int articleId)        {            return _cache.Get(articleId);        }        /// <summary>        /// 增加一個評論        /// </summary>        /// <param name="comment"></param>        public static void AddComment(Comment comment)        {            var list = _cache.Get(comment.ArticleId);            list.Add(comment);        }        /// <summary>        /// 刪除一個評論        /// </summary>        /// <param name="comment"></param>        public static void DeleteComment(Comment comment)        {            var list = _cache.Get(comment.ArticleId);            foreach (var c in list)            {                if (c.CommentId == comment.CommentId)                {                    list.Remove(c);                    break;                }            }        }        /// <summary>        /// 移除緩衝        /// </summary>        /// <param name="articleId"></param>        public static void Remove(int articleId)        {            _cache.Remove(articleId);        }    }

　        從代碼中，信心的朋友可以看到有Add和Delete對應的操作緩衝的實現，而不需要移除整個緩衝。事實上我們可以對任意緩衝做操作，而不需要讓緩衝到期。但這有一個明顯的問題，上面也提到過就是代碼的複雜度。不過，凡事都有正反兩面，有得必有失。這需要根據具體的情況採用具體的應對策略。 

        訪問量大：
        我們上面的例子都是基於本機快取的實現。什麼是本機快取呢？我們知道ASP.NET網站的程式（application）是駐留在應用程式集區的，也就是w3wp.exe進程。每個網站對應一個進程。然而，真正的大訪問量網站，一個進程是搞不定的，一般需要多台機器上部署，這些機器的前端有一個負載平衡（load balance），自動把請求分配到合適的伺服器上。所以，我們的本機快取的代碼就不適合這種部署環境。也就稱不上是大的訪問量。 雖然如此，今天的代碼亦可以讓不太瞭解的朋友知道如何使用緩衝。後面的部分我們會說如何解決多個進程共用快取的問題。