在 Web 应用开发中，性能优化是确保应用平稳运行的关键因素。对于需要频繁读取数据且计算代价较高的场景，缓存机制是一种常见的优化手段。LazyCache 是一个轻量级的缓存库，它通过懒加载和缓存机制来帮助开发者显著提高应用的性能。
本文将详细介绍如何在 .NET Core 中使用 LazyCache，包括其概念、安装、常见用法以及一些高级优化技巧。
1. 什么是 LazyCache？
LazyCache 是一个非常简单的内存缓存库，提供了基于 Lazy<T> 的延迟加载机制。它的核心思想是：数据只有在被请求时才会进行计算或获取，并且获取到的数据会被缓存下来，以后请求同样的数据时直接从缓存中获取。
使用 LazyCache 可以有效减少对昂贵操作的重复计算，特别适用于计算密集型任务（如 API 调用、数据库查询等）。
2. 安装 LazyCache
要在 .NET Core 项目中使用 LazyCache，首先需要通过 NuGet 安装该库。你可以使用命令行或 Visual Studio 的 NuGet 管理器进行安装。
使用 NuGet 包管理器：
dotnet add package LazyCache
或者使用 Visual Studio 的 NuGet 包管理器搜索并安装 LazyCache。
3. 配置 LazyCache 服务
在 .NET Core 中，LazyCache 是通过 IAppCache 接口提供缓存服务的。因此，第一步是在 Startup.cs 中注册 LazyCache。
注册 LazyCache 服务
在 ConfigureServices 方法中注册 IAppCache 服务：
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
// 添加 LazyCache 服务
services.AddLazyCache();
}
这行代码会将 LazyCache 的功能集成到 .NET Core 的依赖注入容器中，允许你在应用的任何地方通过构造函数注入 IAppCache 来使用缓存。
4. 使用 LazyCache
使用 LazyCache 非常简单，主要是通过 IAppCache 接口进行缓存操作。最常见的操作是 GetOrAdd，它尝试从缓存中获取数据，如果缓存不存在该数据，则会通过指定的委托（通常是一个计算过程）来获取数据并存入缓存。
基本示例：缓存数据库查询结果
假设我们有一个方法需要从数据库中获取数据，并且该操作比较昂贵，重复调用会影响性能。我们可以使用 LazyCache 来优化。
public class MyService
{
private readonly IAppCache _cache;
private readonly MyDbContext _dbContext;
public MyService(IAppCache cache, MyDbContext dbContext)
{
_cache = cache;
_dbContext = dbContext;
}
public async Task<List<MyEntity>> GetEntitiesAsync()
{
// 尝试从缓存中获取数据
var cacheKey = "allEntities";
var entities = await _cache.GetOrAddAsync(cacheKey, async () =>
{
// 如果缓存中没有数据，则查询数据库
return await _dbContext.MyEntities.ToListAsync();
});
return entities;
}
}
在上述代码中，GetOrAddAsync 方法会首先检查缓存是否包含 allEntities 这个键。如果有，它会直接返回缓存中的数据；如果没有，它会通过查询数据库获取数据并将结果缓存。
获取值并缓存（同步）
对于计算密集型操作，LazyCache 还支持同步方法 GetOrAdd，如果你确定你的数据不需要异步处理，可以使用同步方法来提高性能。
public string GetExpensiveData()
{
return _cache.GetOrAdd("expensiveData", () => ExpensiveCalculation());
}
private string ExpensiveCalculation()
{
// 这里模拟一个非常昂贵的计算操作
Thread.Sleep(3000); // 模拟计算耗时
return "This is expensive data!";
}
5. 缓存过期时间
LazyCache 支持设置缓存的过期时间。当缓存项过期时，下一次请求该缓存时将重新计算并缓存新数据。通过 GetOrAdd 方法的第三个参数，你可以为缓存项指定过期时间。
设置缓存的过期时间
public string GetExpensiveDataWithExpiry()
{
return _cache.GetOrAdd("expensiveDataWithExpiry", () => ExpensiveCalculation(), DateTimeOffset.Now.AddMinutes(10));
}
上述代码表示缓存项将在 10 分钟后过期。DateTimeOffset.Now.AddMinutes(10) 定义了缓存的过期时间，10 分钟后，缓存数据会失效，下一次请求时会重新计算。
6. 删除缓存
有时你可能需要手动删除缓存项。LazyCache 提供了 Remove 方法来删除指定的缓存项。
手动移除缓存
_cache.Remove("expensiveData");
你可以在需要的时候调用此方法，通常在数据发生变化或更新时需要清除缓存。
7. 优化技巧与高级用法
批量缓存（Bulk Caching）
当你有多个数据项需要缓存时，可以通过 GetOrAdd 和 AddRange 方法来批量操作缓存。例如，可以将多个查询的结果批量缓存：
public async Task<List<MyEntity>> GetEntitiesBatchAsync()
{
var cacheKey = "batchEntities";
var entities = await _cache.GetOrAddAsync(cacheKey, async () =>
{
return await _dbContext.MyEntities
.Where(e => e.IsActive)
.ToListAsync();
});
return entities;
}
使用缓存管理库
虽然 LazyCache 非常适合基本的缓存需求，但如果你需要更多功能（如分布式缓存、缓存过期通知、持久化缓存等），可以结合 MemoryCache 或 DistributedCache 来实现更复杂的缓存策略。
EF Core 中可以利用 DistributedCache 进行缓存，并结合 LazyCache 使用来提供更强的缓存能力。LazyCache 默认使用内存缓存，但你可以扩展它来支持分布式缓存。
结合 MemoryCache 示例
public class MyService
{
private readonly IAppCache _cache;
private readonly IMemoryCache _memoryCache;
public MyService(IAppCache cache, IMemoryCache memoryCache)
{
_cache = cache;
_memoryCache = memoryCache;
}
public async Task<List<MyEntity>> GetEntitiesWithMemoryCacheAsync()
{
var cacheKey = "entitiesWithMemoryCache";
if (!_memoryCache.TryGetValue(cacheKey, out List<MyEntity> entities))
{
entities = await _cache.GetOrAddAsync(cacheKey, async () =>
{
return await _dbContext.MyEntities.ToListAsync();
});
// 在本地缓存中存储数据
_memoryCache.Set(cacheKey, entities, TimeSpan.FromMinutes(10));
}
return entities;
}
}
8. LazyCache 的优势
简洁易用：
LazyCache提供了简单的 API，极大简化了缓存的使用，不需要过多的配置或复杂的代码。延迟加载：缓存只有在需要时才会初始化，这对于计算开销较大的操作非常有效。
自动缓存清理：通过过期时间和自动缓存机制，
LazyCache避免了手动管理缓存项的麻烦。
总结
在 .NET Core 中，LazyCache 是一个高效的内存缓存库，通过延迟加载和自动缓存，可以显著提高应用的性能，减少对昂贵操作（如数据库查询、API 调用等）的重复计算。它简单易用，并且支持缓存过期策略，非常适合需要优化性能的 Web 应用。
通过本文的介绍，我们了解了如何在 .NET Core 中集成和使用 LazyCache，以及如何利用它来提高应用程序的响应速度和计算效率。如果你有更复杂的缓存需求，也可以将 LazyCache 与其他缓存策略结合使用。