C# 缓存：Redis、Memcached 与 .NET 内置解决方案

C# 中的缓存：Redis、Memcached 及 .NET 内置解决方案

缓存是提升 C# 应用程序性能的关键工具之一。它能减少响应时间，降低数据库和外部 API 的负载。.NET 生态系统提供了多种方法：从内置的 MemoryCache 到基于 Redis 和 Memcached 的分布式解决方案。本文我们将分析每种方案、展示代码示例并提供选型建议。

1. 内置缓存：MemoryCache 与 IDistributedCache

.NET 平台提供了两种主要的缓存抽象机制：IMemoryCache（进程内）和 IDistributedCache（分布式）。

1.1 IMemoryCache

将数据存储在进程内存中。适用于无需多服务器同步的单线程或单体应用。配置简单，无需外部依赖。

// 添加到依赖注入 (Program.cs)builder.Services.AddMemoryCache();

// 在服务中使用public class WeatherService{    private readonly IMemoryCache _cache;

    public WeatherService(IMemoryCache cache)    {        _cache = cache;    }

    public async Task<string> GetWeatherAsync(string city)    {        string cacheKey = $"weather_{city}";        if (_cache.TryGetValue(cacheKey, out string cachedData))        {            return cachedData;        }

        // 模拟耗时请求        await Task.Delay(2000);        string result = $"城市 {city} 天气：+25°C";

        var options = new MemoryCacheEntryOptions()            .SetAbsoluteExpiration(TimeSpan.FromMinutes(5))            .SetSlidingExpiration(TimeSpan.FromMinutes(2));

        _cache.Set(cacheKey, result, options);        return result;    }}

1.2 IDistributedCache

分布式缓存的抽象接口。允许在不更改业务逻辑的情况下轻松切换提供程序（Redis、SQL Server、NCache）。默认数据以 byte[] 形式存储。

// 注册 (Program.cs) - 使用 Redisbuilder.Services.AddStackExchangeRedisCache(options =>{    options.Configuration = "localhost:6379";});

// 使用public class ProductService{    private readonly IDistributedCache _cache;

    public ProductService(IDistributedCache cache)    {        _cache = cache;    }

    public async Task<Product> GetProductAsync(int id)    {        string cacheKey = $"product_{id}";        var cachedBytes = await _cache.GetAsync(cacheKey);

        if (cachedBytes != null)        {            return JsonSerializer.Deserialize<Product>(cachedBytes);        }

        // 数据库查询        var product = await GetProductFromDb(id);

        var options = new DistributedCacheEntryOptions()            .SetAbsoluteExpiration(TimeSpan.FromHours(1));

        var serialized = JsonSerializer.SerializeToUtf8Bytes(product);        await _cache.SetAsync(cacheKey, serialized, options);

        return product;    }}

2. Redis：具备高级功能的分布式缓存

Redis 是 .NET 中最流行的缓存解决方案。它作为高性能内存存储运行，支持复杂数据结构（列表、哈希、集合）。

2.1 安装与配置

要将 Redis 接入 .NET，请使用 Microsoft.Extensions.Caching.StackExchangeRedis 包。

dotnet add package Microsoft.Extensions.Caching.StackExchangeRedis

2.2 Redis 与 IDistributedCache 示例

除基础缓存外，Redis 还可实现：

• 用户会话 — 在请求间存储会话数据。
• 锁