.NET 7.0内存缓存与客户端缓存实现及原理咨询

背景与实现 #

我正尝试在.NET 7.0环境下验证**内存缓存（In-memory）与客户端缓存（Client Side Caching）**的工作机制。

内存缓存实现 #

将数据库查询结果存储在缓存对象中，缓存过期时重新拉取数据：

[HttpGet]
[Route("/user/GetUsers")]
public async Task<List<User>> GetUserDetails()
{
    myStopWatch.Start();
    Task<List<User>> users = GetCachedResponse(CacheKey.users, () => _user.GetUsers());
    myStopWatch.Stop();

    double total = myStopWatch.Elapsed.TotalSeconds;

    return await users;
}

private async Task<List<User>> GetCachedResponse(string cacheKey, Func<Task<List<User>>> func)
{
    List<User> users = new List<User>();

    try
    {
        users = _cacheProvider.GetFromCache<List<User>>(cacheKey);
        if (users != null) return users;

        users = await func();

        _cacheProvider.SetCache(cacheKey, users, cacheEntryOptions);
    }
    catch (Exception ex)
    {
        ex.ToString();
    }

    return users;
}

后续根据建议修正了StopWatch的使用方式：

[HttpGet]
[Route("/user/GetUsers")]
public async Task<List<User>> GetUserDetails() 
{
  myStopWatch.Start();
  var users = await GetCachedResponse(CacheKey.users, () => _user.GetUsers());
  myStopWatch.Stop();

  double total = myStopWatch.Elapsed.TotalSeconds;

  return users;
}

客户端缓存实现 #

Startup.cs配置

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddControllers(options =>
    {
        options.CacheProfiles.Add("UserCacheForOneMin",
            new CacheProfile()
            {
                Duration = 60,
                Location = ResponseCacheLocation.Client
            });
    });
}
    
public void Configure(WebApplication app, IWebHostEnvironment env)
{
    app.UseResponseCaching();
}

接口实现

[HttpGet]
[Route("/user/GetAllUsers")]
[ResponseCache(CacheProfileName = "UserCacheForOneMin")]
public async Task<List<User>> GetAllUsers()
{
    myStopWatch.Start();
    Task<List<User>> users = _user.GetUsers();
    myStopWatch.Stop();

    double total = myStopWatch.Elapsed.TotalSeconds;

    return await users;
}

修正StopWatch后的版本：

[HttpGet]
[Route("/user/GetAllUsers")]
[ResponseCache(CacheProfileName = "UserCacheForOneMin")]
public async Task<List<User>> GetAllUsers() 
{
  myStopWatch.Start();
  var users = await _user.GetUsers();
  myStopWatch.Stop();

  double total = myStopWatch.Elapsed.TotalSeconds;

  return users;
}

观察到的现象 #

• 性能差异：客户端缓存加载速度比内存缓存更快
• 数据更新差异：内存缓存过期前返回旧数据，过期后拉取新数据；客户端缓存每次都会查询数据库，但响应时长短于内存缓存

疑问 #

1. 客户端缓存的底层工作机制是什么？
2. 我的客户端缓存实现是否正确？
3. 为何会出现上述性能与数据更新的差异？

问题解答 #

1. 客户端缓存的底层工作机制 #

客户端缓存核心依赖HTTP响应头控制浏览器/客户端存储响应内容，无需服务端维护缓存存储：

• 当配置ResponseCacheLocation.Client和Duration时，ASP.NET Core会自动在响应头中添加Cache-Control: private, max-age=60（private表示仅客户端可缓存，max-age指定缓存有效期为60秒）
• 浏览器收到响应后，会将响应内容存入自身本地缓存（如磁盘或内存）
• 在max-age有效期内，浏览器再次请求该接口时，会直接从本地缓存返回内容，不会发起实际HTTP请求到服务端；只有缓存过期后，才会重新向服务端发起请求

2. 客户端缓存实现的正确性 #

你的配置部分是正确的，但存在测试逻辑的问题：

• 接口内的StopWatch仅能反映服务端执行时间，如果浏览器命中客户端缓存，根本不会调用到服务端的接口方法，所以你的计时数据仅代表浏览器未命中缓存时的服务端耗时
• 另外，app.UseResponseCaching()是服务端响应缓存中间件，对于ResponseCacheLocation.Client的配置来说并非必须（它主要用于服务端层面的响应缓存），但添加后不会影响客户端缓存的正常工作

3. 性能与数据更新差异的原因 #

性能差异的原因

你观察到的"客户端缓存响应时长短于内存缓存"，本质是测试场景的误解：

• 浏览器首次请求客户端缓存接口时，服务端确实会执行数据库查询，此时耗时应与内存缓存的首次请求相近
• 后续请求中，若浏览器命中客户端缓存，不会走到服务端接口方法，你看到的"短耗时"其实是浏览器直接返回本地缓存的时间，但你的StopWatch在服务端代码中，这种情况下应该看不到计时输出——如果你的测试中每次都有计时，说明浏览器未命中缓存（比如每次清空了浏览器缓存，或者请求头包含Cache-Control: no-cache等强制跳过缓存的指令）

数据更新差异的原因

• 内存缓存：数据存储在服务端内存中，只有缓存过期或被主动清除时，服务端才会重新查询数据库，因此过期前会持续返回旧数据
• 客户端缓存：每个客户端的缓存相互独立，服务端无法主动更新客户端缓存。数据库新增记录后，只有当客户端缓存过期并发起新请求时，才能拿到新数据；如果你的测试中每次都查询数据库，说明浏览器未命中客户端缓存，需检查请求上下文或缓存头配置是否正确

内容的提问来源于stack exchange，提问作者AT-2017