導言：

　　正如前面章節(jié)所言，緩存ObjectDataSource的數據只需要簡單的設置一些屬性。然而，它是在表現層對數據緩存，這就與ASP.NET page頁面緩存策略(caching policies)緊密的耦合(tightly couples)起來。我們對體系機構分層的原因之一便是打破這種耦合。拿業(yè)務邏輯層為例，將業(yè)務邏輯從ASP.NET頁面脫離出來；而數據訪問層將數據訪問的細節(jié)ASP.NET頁面脫離出來。從某種意義來說，將業(yè)務邏輯和數據訪問細節(jié)脫離出來是首先，這樣的話使系統更易讀、易維護、易修改，便于按模塊分工—比如，表現層的開發(fā)者對數據庫的細節(jié)不甚了解也不妨礙其開發(fā)工作。當然，將緩存策略從表現層脫離出來也有類似的好處。

　　本文我們將對層次機構進行擴充，新添一個緩存層(Caching Layer,簡稱CL)以實施緩存策略。該緩存層包括一個ProductsCL類，該類用類似 GetProducts(), GetProductsByCategoryID(categoryID)等方法來訪問產品信息。調用這些方法時先從內存檢索數據，如果內存為空則調用業(yè)務邏輯層BLL里的ProductsBLL類的相應方法，再從數據訪問層DAL返回獲取的數據。該ProductsCL類的方法從業(yè)務邏輯層BLL獲取數據后先對數據緩存后再返回。

如圖1所示，緩存層CL位于表現層和業(yè)務邏輯層。

圖1：在我們的體系結構中緩存層(CL)是單獨的一層

第一步：創(chuàng)建緩存層的類

　　在本文，我們創(chuàng)建的緩存層僅僅包含一個ProductsCL類，它只有幾個方法。
　　完整的緩存層還應該包含CategoriesCL, EmployeesCL, 和SuppliersCL類。有了業(yè)務邏輯層BLL和數據訪問層DAL，緩存層完全可以當成一個單獨的類庫工程(Class Library project),不過我們將它作為App_Code文件夾里的一個類來處理。

　　為了更好的將緩存層類和DAL類、BLL類區(qū)分開，我們在App_Code文件夾里創(chuàng)建一個新的子文件夾。在資源管理器里右擊App_Code文件夾，選擇“新文件夾”，命名為CL，在里面添加新類ProductsCL.cs

圖2：添加名為CL的文件夾和名為ProductsCL.cs的類

　　跟BLL里的ProductsBLL類一樣，ProductsCL類應該包含相同的數據訪問和修改方法。不過在本文，我們只創(chuàng)建GetProducts()方法(在第3步)和GetProductsByCategoryID(categoryID)方法(在第4步)。你可以在空閑的時候對ProductsCL類進行完善，并創(chuàng)建相應的CategoriesCL, EmployeesCL和 SuppliersCL類

第二步：對Data Cache進行讀和寫

　　ObjectDataSource的緩存屬性使用ASP.NET data cache來存儲從BLL獲取的數據。要訪問data cache，可以從ASP.NET頁面的code-behind classes類或體系結構層(architecture)的類來訪問。要通過ASP.NET頁面的code-behind classes類對data cache進行讀寫，可使用如下模式：

// Read from the cache(讀)
object value = Cache["key"];

// Add a new item to the cache(寫)
Cache["key"] = value;
Cache.Insert(key, value);
Cache.Insert(key, value, CacheDependency);
Cache.Insert(key, value, CacheDependency, DateTime, TimeSpan);

　　Cache class類的Insert方法可以有很多的重載。Cache["key"] = value 和 Cache.Insert(key, value)是相同的，都是向cache添加一個條目(item)，不過沒有指定expiry(可以理解為緩存持續(xù)時間)。更具代表性的是，在我們向cache添加條目的時候指定一個expiry,它要么是dependency(從屬體)，要么是time-based expiry，又或者兩者兼而有之，比如上面的最后2個表達式。

　　如果所需的數據存儲在內存的話，首先調用緩存層的方法返回數據。如果不在內存的話就調用BLL里相應的方法。數據先緩存再返回。就像下面的流程表解析的一樣：

圖3：如果數據存在于內存的話就調用緩存層的方法。

上圖的流程可用如下的模式：

Type instance = Cache["key"] as Type;
if (instance == null)
{
 instance = BllMethodToGetInstance();
 Cache.Insert(key, instance, ...);
}
return instance;

　　其中，Type是緩存在內存中的數據的類型——具體到本文，也就是Northwind.ProductsDataTable；此外，key用于唯一地標識緩存的每一個條目。如果指定了key值的那個條目不在內存中，那么instance就為null，然后用BLL類的某恰當的方法來檢索數據，將獲得的數據緩存到內存。將instance返回后，它將包含一個對數據的引用(reference to the data)，數據要么來自內存，要么是BLL類的返回數據。

　　當訪問內存時，請務必使用上述模式。下面的這個模式，咋一看好像和上面的模式一模一樣，但是有一個細微的區(qū)別，它存在一個race condition(可以理解為不易察覺的隱式缺陷)。race condition很難調試，因為它只是偶爾發(fā)生，而且再次發(fā)生的可能性也小。如下：

if (Cache["key"] == null)
{
 Cache.Insert(key, BllMethodToGetInstance(), ...);
}
return Cache["key"];

　　再一個就是，上述模式不是在局部變量里存儲緩存條目的引用，而是在條件語句里直接訪問數據，在return語句里直接返回數據。設想這種情況，開始運行代碼時Cache["key"]是non-null的，但在運行return語句前，系統將其從內存里清除掉，那么代碼就會返回一個null值，而不是我們期望的某種類型的對象。

　　注意：如果僅僅是對data cache進行讀或寫訪問，你沒有必要進行同步訪問（synchronize thread access）；當然，如果你需要對內存里的數據進行多重操作（multiple operations），你還是應該實施鎖定（lock），或其它的機制。

如果要從data cache里清除某個條目，可以用Remove方法，比如：

Cache.Remove(key);

第三步：從ProductsCL類返回產品信息

　　在本文，我們要在ProductsCL類里用2個方法來返回產品信息： GetProducts()和 GetProductsByCategoryID(categoryID). 和業(yè)務邏輯層里的ProductsBL類相似，緩存層里的GetProducts()方法返回一個Northwind.ProductsDataTable對象，來獲取所有產品的信息；而GetProductsByCategoryID(categoryID)方法返回的是某個特定類別的所有產品。

如下的代碼是ProductsCL類里的部分方法：

[System.ComponentModel.DataObject]
public class ProductsCL
{
 private ProductsBLL _productsAPI = null;
 protected ProductsBLL API
 {
 get
 {
 if (_productsAPI == null)
 _productsAPI = new ProductsBLL();

 return _productsAPI;
 }
 }
 
 [System.ComponentModel.DataObjectMethodAttribute(DataObjectMethodType.Select, true)]
 public Northwind.ProductsDataTable GetProducts()
 {
 const string rawKey = "Products";

 // See if the item is in the cache
 Northwind.ProductsDataTable products = _
 GetCacheItem(rawKey) as Northwind.ProductsDataTable;
 if (products == null)
 {
 // Item not found in cache - retrieve it and insert it into the cache
 products = API.GetProducts();
 AddCacheItem(rawKey, products);
 }

 return products;
 }
 
 [System.ComponentModel.DataObjectMethodAttribute(DataObjectMethodType.Select, false)]
 public Northwind.ProductsDataTable GetProductsByCategoryID(int categoryID)
 {
 if (categoryID  0)
 return GetProducts();
 else
 {
 string rawKey = string.Concat("ProductsByCategory-", categoryID);

 // See if the item is in the cache
 Northwind.ProductsDataTable products = _
 GetCacheItem(rawKey) as Northwind.ProductsDataTable;
 if (products == null)
 {
 // Item not found in cache - retrieve it and insert it into the cache
 products = API.GetProductsByCategoryID(categoryID);
 AddCacheItem(rawKey, products);
 }

 return products;
 }
 }
}

　　首先，注意運用到類（class）和方法（methods）上的屬性 DataObject和 DataObjectMethodAttribute ；這些屬性服務于ObjectDataSource的設置向導，指出那些類和方法應該出現在向導的設置步驟里。因為ObjectDataSource控件要在表現層訪問這些類和方法，所以我添加了這些屬性，方便向導設置。關于這些屬性及其作用，請參閱本教程第2章《創(chuàng)建一個業(yè)務邏輯層》。

　　在GetProducts() 和 GetProductsByCategoryID(categoryID)方法里，GetCacheItem(key)返回的數據賦值給一個局部變量。GetCacheItem(key)方法根據指定的key值在內存查找對應的緩存條目；如果沒找到，則用ProductsBLL類里相應的方法來檢索數據，并用AddCacheItem(key, value)方法將獲取的數據緩存到內存。

GetCacheItem(key) 和 AddCacheItem(key, value)方法分別對data cache進行讀、寫操作。GetCacheItem(key)相對簡單，它根據傳入的key值，從Cache類返回數據，如下：

private object GetCacheItem(string rawKey)
{
 return HttpRuntime.Cache[GetCacheKey(rawKey)];
}

private readonly string[] MasterCacheKeyArray = {"ProductsCache"};
private string GetCacheKey(string cacheKey)
{
 return string.Concat(MasterCacheKeyArray[0], "-", cacheKey);
}

　　GetCacheItem(key)并沒有直接使用我們提供的key值，而是調用GetCacheKey(key)方法，因為該方法根據“ProductsCache-”返回key；在上述代碼中，MasterCacheKeyArray用于存儲字符串“ProductsCache”。當然，AddCacheItem(key, value)方法也會用到MasterCacheKeyArray，我們稍后會看到。

　　在ASP.NET頁面后臺代碼類(code-behind class)，我們可以使用Page類的Cache屬性來訪問data cache ，就像我們在第2步里的表達式：Cache["key"] = value一樣；而在體系結構的類(注：具體到本文，就是緩存層類(ProductsCL)，我們可以通過2種方式來訪問：HttpRuntime.Cache 或 HttpContext.Current.Cache ；在Peter Johnson的博客里有一篇文章《HttpRuntime.Cache vs. HttpContext.Current.Cache》(http://weblogs.asp.net/pjohnson/archive/2006/02/06/437559.aspx)，探討了HttpRuntim與相對于HttpContext.Current的優(yōu)點；在此，我們的ProductsCL類將使用HttpRuntime.
注意：如果你是使用的類庫工程(Class Library projects)，一定要記得引用System.Web才能使用HttpRuntime 和 HttpContext類。

　　如果沒有在內存找到數據，ProductsCL類將從業(yè)務邏輯層BLL獲取數據，并使用AddCacheItem(key, value)對數據進行緩存，可以用下面的代碼向內存添加緩存數據，其緩存時間為60秒：

const double CacheDuration = 60.0;

private void AddCacheItem(string rawKey, object value)
{
 HttpRuntime.Cache.Insert(GetCacheKey(rawKey), value, null,
 DateTime.Now.AddSeconds(CacheDuration), Caching.Cache.NoSlidingExpiration);
}

　　其中，DateTime.Now.AddSeconds(CacheDuration)指定了緩存時間—60秒；而 System.Web.Caching.Cache.NoSlidingExpiration指明了不存在可變緩存時間(no sliding expiration).雖然Insert()方法可以包含絕對時間和可變時間(absolute and sliding expiry)2種定義緩存時間的輸入參數，但是你只能指定其中一個，如果你同時指定絕對時間和可變時間2個參數的話，Insert()方法會拋出一ArgumentException 異常。
注意：直接執(zhí)行AddCacheItem(key, value)方法會有一些弊端，我們將在第4步解釋并修正。

第4步：當數據被修改時使緩存失效

　　除了數據檢索方法外，緩存層還應該包含插入、更新、刪除數據的方法。緩存層的數據修改方法并不是修改緩存的數據，而是調用業(yè)務邏輯層的相應方法，然后使緩存數據失效。就像前面章節(jié)探討的那樣，當激活ObjectDataSource的緩存屬性時，便可調用它的Insert, Update或Delete方法。

下面的UpdateProduct方法，說明了如何在緩存層CL執(zhí)行數據修改方法：

[System.ComponentModel.DataObjectMethodAttribute(DataObjectMethodType.Update, false)]
public bool UpdateProduct(string productName, decimal? unitPrice, int productID)
{
 bool result = API.UpdateProduct(productName, unitPrice, productID);

 // TODO: Invalidate the cache

 return result;
}

　　在業(yè)務邏輯層的方法返回數據以前，我們需要將緩存的數據失效。不過，這并非易事，無論ProductsCL class's GetProducts()還是GetProductsByCategoryID(categoryID)都會向內存添加條目，并且GetProductsByCategoryID(categoryID)方法會為每種類別添加幾個條目(因為每種類別有幾種甚至更多的產品)。

　　要使緩存數據失效，我們需要將ProductsCL類添加的所有條目刪除。為此，在AddCacheItem(key, value)方法里，當添加條目時為其指定一個緩存從屬體(cache dependency)。一般來說，緩存從屬體可以是內存里的另一個條目；文件系統里的一個文件；又或者是Microsoft SQLServer database數據庫里的數據。當從屬體發(fā)生改變，或者從內存里移除時，其對應的緩存條目會自動的從內存刪除。在本教程，當ProductsCL類向內存添加條目時，我們創(chuàng)建一個額外的條目作為其從屬體。由此，要刪除緩存條目，僅僅移除這些從屬體即可。

　　我們來更改AddCacheItem(key, value)方法，當用該方法向內存添加緩存數據時，使每個條目與一個從屬體(cache dependency)對應起來。

private void AddCacheItem(string rawKey, object value)
{
 System.Web.Caching.Cache DataCache = HttpRuntime.Cache;

 // Make sure MasterCacheKeyArray[0] is in the cache - if not, add it
 if (DataCache[MasterCacheKeyArray[0]] == null)
 DataCache[MasterCacheKeyArray[0]] = DateTime.Now;

 // Add a CacheDependency
 System.Web.Caching.CacheDependency dependency =
 new CacheDependency(null, MasterCacheKeyArray);
 DataCache.Insert(GetCacheKey(rawKey), value, dependency,
 DateTime.Now.AddSeconds(CacheDuration),
 System.Web.Caching.Cache.NoSlidingExpiration);
}

　　MasterCacheKeyArray是一個字符串數組，用來存儲“ProductsCache”. 首先檢查MasterCacheKeyArray，如果其為null，用當前date和time對其賦值。然后，創(chuàng)建一個從屬體。CacheDependency類的構造器(constructor)可以有很多重載(overloads)，本文使用的重載接受2個字符串數組作為輸入參數。第一個參數指定文件作為從屬體，但本文我們不大算用文件來做從屬體，所以我們將第一個輸入參數設為null；第二個參數指定cache keys作為從屬體，本文我們指定為MasterCacheKeyArray。然后將該CacheDependency傳遞給Insert方法。

對AddCacheItem(key, value)方法做了上述修改后，要使緩存失效，很簡單，將從屬體移除即可：

[System.ComponentModel.DataObjectMethodAttribute(DataObjectMethodType.Update, false)]
public bool UpdateProduct(string productName, decimal? unitPrice, int productID)
{
 bool result = API.UpdateProduct(productName, unitPrice, productID);

 // Invalidate the cache
 InvalidateCache();

 return result;
}

public void InvalidateCache()
{
 // Remove the cache dependency
 HttpRuntime.Cache.Remove(MasterCacheKeyArray[0]);
}

第五步：在表現層調用緩存層

　　保存對ProductsCL類的修改，打開Caching文件夾里的FromTheArchitecture.aspx頁面，并添加一個GridView控件。從GridView控件的智能標簽里創(chuàng)建一個新的ObjectDataSource，在向導的第一步，從下拉列表里選擇ProductsCL，如下圖：

圖4：類ProductsCL包含在下拉列表里

　　選定ProductsCL類后，點Next。我們可以看到在SELECT標簽里有2個選項：GetProducts() 和 GetProductsByCategoryID(categoryID)方法；而在UPDATE標簽里只有唯一的一個UpdateProduct()方法。在SELECT標簽里選擇GetProducts()方法；而在UPDATE標簽里選擇那個唯一的UpdateProduct()方法，最后點Finish。

圖5：ProductsCL類的方法包含在下拉列表里。

　　完成向導后，Visual Studio會將ObjectDataSource的OldValuesParameterFormatString屬性設置為original_{0}，并向GridView添加相應的列。將OldValuesParameterFormatString該為默認值{0}, 并啟用GridView控件的分頁、排序、編輯功能。由于緩存層CL的UploadProducts()方法只對產品的name 和 price進行編輯，由此需要對GridView做相應的修改以限制其只能編輯這2列。

　　在前面的教程，我們指定GridView控件包含 ProductName, CategoryName,和UnitPrice3列。放心大膽的將其復制過來，這樣，GridView 和 ObjectDataSource的聲明代碼看起來應該像下面的這樣：

asp:GridView ID="Products" runat="server" AutoGenerateColumns="False"
 DataKeyNames="ProductID" DataSourceID="ProductsDataSource"
 AllowPaging="True" AllowSorting="True">
 Columns>
 asp:CommandField ShowEditButton="True" />
 asp:TemplateField HeaderText="Product" SortExpression="ProductName">
 EditItemTemplate>
 asp:TextBox ID="ProductName" runat="server"
  Text='%# Bind("ProductName") %>' />
 asp:RequiredFieldValidator ID="RequiredFieldValidator1"
  ControlToValidate="ProductName" Display="Dynamic"
  ErrorMessage="You must provide a name for the product."
  SetFocusOnError="True"
  runat="server">*/asp:RequiredFieldValidator>
 /EditItemTemplate>
 ItemTemplate>
 asp:Label ID="Label2" runat="server"
  Text='%# Bind("ProductName") %>'>/asp:Label>
 /ItemTemplate>
 /asp:TemplateField>
 asp:BoundField DataField="CategoryName" HeaderText="Category"
 ReadOnly="True" SortExpression="CategoryName" />
 asp:TemplateField HeaderText="Price" SortExpression="UnitPrice">
 EditItemTemplate>
 $asp:TextBox ID="UnitPrice" runat="server" Columns="8"
  Text='%# Bind("UnitPrice", "{0:N2}") %>'>/asp:TextBox>
 asp:CompareValidator ID="CompareValidator1" runat="server"
  ControlToValidate="UnitPrice" Display="Dynamic"
  ErrorMessage="You must enter a valid currency value with
  no currency symbols. Also, the value must be greater than
  or equal to zero."
  Operator="GreaterThanEqual" SetFocusOnError="True"
  Type="Currency" ValueToCompare="0">*/asp:CompareValidator>
 /EditItemTemplate>
 ItemStyle HorizontalAlign="Right" />
 ItemTemplate>
 asp:Label ID="Label1" runat="server"
  Text='%# Bind("UnitPrice", "{0:c}") %>' />
 /ItemTemplate>
 /asp:TemplateField>
 /Columns>
/asp:GridView>

asp:ObjectDataSource ID="ProductsDataSource" runat="server"
 OldValuesParameterFormatString="{0}" SelectMethod="GetProducts"
 TypeName="ProductsCL" UpdateMethod="UpdateProduct">
 UpdateParameters>
 asp:Parameter Name="productName" Type="String" />
 asp:Parameter Name="unitPrice" Type="Decimal" />
 asp:Parameter Name="productID" Type="Int32" />
 /UpdateParameters>
/asp:ObjectDataSource>

　　這樣，我們該頁面就使用了緩存層。為實地演示緩存，在ProductsCL類的GetProducts() 和 UpdateProduct()方法里設置斷點(breakpoints)，在瀏覽器里訪問該頁面，當排序或分頁時就會執(zhí)行這些代碼，從內存獲取數據。然后更新一條記錄，注意由于緩存失效，將從業(yè)務邏輯層BLL獲取數據并綁定到GridView。
注意：從本文download鏈接下載的緩存層并不完善。它只包含了一個ProductsCL類，它只包含幾個方法。此外，只有一個ASP.NET頁面(~/Caching/FromTheArchitecture.aspx)使用了緩存層CL，而其它的頁面都是直接調用業(yè)務邏輯層BLL。如果打算在你的應用程序里使用緩存層CL，那么頁面層的所有調用都應該先訪問緩存層CL。

總結：

　　雖然可以在ASP.NET 2.0的表現層對SqlDataSource 和 ObjectDataSource控件實施緩存，但更理想的做法是在體系單獨分層來達到緩存的目的。在本文，我們在表現層和業(yè)務邏輯層之間創(chuàng)建了一個緩存層，該緩存層包含的類和方法與現有的業(yè)務邏輯層所包含的類和方法類似。當然，也是在表現層調用。

　　本示例及前面教程處理的是“觸發(fā)裝載”(reactive loading)—也就是說當發(fā)現請求的數據沒在內存后將數據裝載進內存。其實數據也可以“預裝載”(proactively loaded)進內存—也就是說在數據實際請求之前將其預先裝載進內存。在下一篇文章我們將看到預裝載的情形——在應用程序啟動的時候如何將靜態(tài)值(static values)裝載進內存。

　　祝編程快樂！

作者簡介

　　本系列教程作者 Scott Mitchell，著有六本ASP/ASP.NET方面的書，是4GuysFromRolla.com的創(chuàng)始人，自1998年以來一直應用 微軟Web技術。大家可以點擊查看全部教程《[翻譯]Scott Mitchell 的ASP.NET 2.0數據教程》，希望對大家的學習ASP.NET有所幫助。