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前言

動(dòng)態(tài)網(wǎng)站的基本權(quán)衡是，它們是動(dòng)態(tài)的。每次用戶(hù)請(qǐng)求頁(yè)面時(shí)，Web服務(wù)器都會(huì)進(jìn)行各種計(jì)算 - 從數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)到模板呈現(xiàn)再到業(yè)務(wù)邏輯 - 以創(chuàng)建站點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)者看到的頁(yè)面。從處理開(kāi)銷(xiāo)的角度來(lái)看，這比標(biāo)準(zhǔn)的文件讀取文件系統(tǒng)服務(wù)器要耗時(shí)多了。對(duì)于大多數(shù)Web應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，這種開(kāi)銷(xiāo)并不是什么大問(wèn)題。因?yàn)榇蠖鄶?shù)Web應(yīng)用程序只是中小型網(wǎng)站，沒(méi)有擁有一流的流量。但對(duì)于中到高流量的站點(diǎn)，盡可能減少開(kāi)銷(xiāo)是至關(guān)重要的，這就是緩存的用武之地。緩存某些內(nèi)容是為了保存昂貴計(jì)算的結(jié)果，這樣就不必在下次執(zhí)行計(jì)算。
Django框架帶有一個(gè)強(qiáng)大的緩存系統(tǒng)，可以保存動(dòng)態(tài)頁(yè)面，因此不必為每個(gè)請(qǐng)求計(jì)算它們。Django提供不同級(jí)別的緩存粒度：可以緩存特定視圖的輸出，也可以只緩存頁(yè)面中難以生成的部分或者可以緩存整個(gè)站點(diǎn)。
Redis是一個(gè)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)（現(xiàn)在已經(jīng)支持內(nèi)存數(shù)據(jù)持久化到硬盤(pán)當(dāng)中，重新啟動(dòng)時(shí)，會(huì)自動(dòng)從硬盤(pán)進(jìn)行加載），由于其性能極高，因此經(jīng)常作為中間件、緩存使用。

django應(yīng)用redis緩存

django中安裝第三方庫(kù)，使用如下命令

				?

									pip3 install django-redis

1.settings配置

首先，我們?cè)?code>settings.py中配置如下代碼

				?

									CACHES = {

									    # default 是緩存名，可以配置多個(gè)緩存

									    "default": {

									        # 應(yīng)用 django-redis 庫(kù)的 RedisCache 緩存類(lèi)

									        "BACKEND": "django_redis.cache.RedisCache",

									        # 配置正確的 ip和port

									        "LOCATION": "redis://127.0.0.1:6379",

									        "OPTIONS": {

									            # redis客戶(hù)端類(lèi)

									            "CLIENT_CLASS": "django_redis.client.DefaultClient",

									            # redis連接池的關(guān)鍵字參數(shù)

									            "CONNECTION_POOL_KWARGS": {

									                "max_connections": 100

									            }

									            # 如果 redis 設(shè)置了密碼，那么這里需要設(shè)置對(duì)應(yīng)的密碼，如果redis沒(méi)有設(shè)置密碼，那么這里也不設(shè)置

									            # "PASSWORD": "123456",

									        }

									    }

									}

2.全站緩存

2.1 全站緩存的2個(gè)中間件

FetchFromCacheMiddleware ：從緩存中讀取數(shù)據(jù)

緩存狀態(tài)為200的GET和HEAD請(qǐng)求的響應(yīng)（除非響應(yīng)頭中設(shè)置不進(jìn)行緩存）

對(duì)具有不同查詢(xún)參數(shù)的相同URL的請(qǐng)求的響應(yīng)被認(rèn)為是各自不同的頁(yè)面，并且被分別單獨(dú)緩存。

該中間件會(huì)使用與對(duì)應(yīng)的GET請(qǐng)求相同的響應(yīng)頭來(lái)回答HEAD請(qǐng)求，即可以為HEAD請(qǐng)求返回緩存的GET響應(yīng)。

UpdateCacheMiddleware ：將數(shù)據(jù)更新到緩存中

該中間件會(huì)自動(dòng)在每個(gè)響應(yīng)中設(shè)置幾個(gè)headers：

設(shè)置Expires為當(dāng)前日期/時(shí)間加上定義的CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS值，GMT時(shí)間

設(shè)置響應(yīng)的Cache-Control的max-age，值是定義的CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS值。

如果視圖設(shè)置了自己的緩存時(shí)間（即設(shè)置了Cache-Control 的max age），那么頁(yè)面將被緩存直到到期時(shí)間，而不是CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS。
如果USE_I18N設(shè)置為True，則生成的緩存key將包含當(dāng)前語(yǔ)言的名稱(chēng)，這樣可以輕松緩存多語(yǔ)言網(wǎng)站，而無(wú)需自己創(chuàng)建緩存密鑰。
如果 USE_L10N設(shè)置為True 并且 USE_TZ被設(shè)置為True，緩存key也會(huì)包括當(dāng)前語(yǔ)言

在settings的中間件中設(shè)置：

				?

									MIDDLEWARE = [

									    'django.middleware.cache.UpdateCacheMiddleware',

									    # 其他中間件...

									    'django.middleware.cache.FetchFromCacheMiddleware',

									]

注意：UpdateCacheMiddleware必須是第一個(gè)中間件，FetchFromCacheMiddleware必須是最后一個(gè)中間件

2.2 全站緩存的必填設(shè)置

將以下必須設(shè)置添加到Django的settings文件中

				?

									CACHE_MIDDLEWARE_ALIAS = 'default'

									CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS = 60*60

									CACHE_MIDDLEWARE_KEY_PREFIX = "cache_redis_demo_first"

配置解釋如下：

CACHE_MIDDLEWARE_ALIAS：用于存儲(chǔ)的緩存別名
CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS：每個(gè)頁(yè)面應(yīng)緩存的秒數(shù)
CACHE_MIDDLEWARE_KEY_PREFIX：用于生成緩存key的前綴，如果使用相同的Django安裝在多個(gè)站點(diǎn)之間共享緩存，請(qǐng)將其設(shè)置為站點(diǎn)名稱(chēng)或此Django實(shí)例特有的其他字符串，以防止發(fā)生密鑰沖突。如果你不在乎，請(qǐng)使用空字符串。

2.3 全站緩存示例

接著我們?cè)谝晥D中寫(xiě)入如下函數(shù)：

				?

									def index(request):

									    # 通過(guò)設(shè)置時(shí)間戳，進(jìn)行多次訪(fǎng)問(wèn)，可以看到時(shí)間戳的變化，就可以得知是否是緩存頁(yè)面了

									    return HttpResponse('當(dāng)前時(shí)間戳：' + str(time.time()))

我們打開(kāi)瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)127.0.0.1/redis/，多次訪(fǎng)問(wèn)該url，發(fā)現(xiàn)時(shí)間戳不會(huì)改變，這是因?yàn)槲覀冊(cè)谂渲弥性O(shè)置了緩存時(shí)間為1個(gè)小時(shí)。
我們可以打開(kāi)瀏覽器的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求中查看response header，查看max_age和Expires，如下圖

Django使用redis配置緩存的方法

我們會(huì)發(fā)現(xiàn)響應(yīng)頭中已經(jīng)有了緩存的時(shí)間，說(shuō)明我們緩存配置成功了

3.視圖函數(shù)緩存

一般情況下，我們不會(huì)使用全局緩存，因?yàn)槿志彺妫灰?wù)器返回狀態(tài)碼是200，他都會(huì)將其緩存下來(lái)，這樣會(huì)影響性能，所以我們一般都會(huì)使用視圖緩存，針對(duì)某個(gè)視圖，需要進(jìn)行緩存，則使用緩存。

3.1通過(guò)裝飾器cache_page

				?

									from django.views.decorators.cache import never_cache, cache_page

									@cache_page(20)

									def view_cache(request, num):

									    return HttpResponse(f"num：{num},時(shí)間戳：{time.time()}")

cache_page除了默認(rèn)的timeout參數(shù)外，還有兩個(gè)可選的關(guān)鍵字參數(shù)

cache，示例代碼：@cache_page(60 * 15, cache="special_cache")，該cache指向settings中配置的緩存的名稱(chēng)，默認(rèn)是"default"

key_prefix：緩存key的前綴，與CACHE_MIDDLEWARE_KEY_PREFIX功能相同

如果多個(gè)url指向同一個(gè)視圖函數(shù)，會(huì)為每個(gè)url建立一個(gè)單獨(dú)的緩存，例如：

				?

									urlpatterns = [

									    path('view_cache/<int:num>/', views.view_cache, name="view_cache")

									]

/view_cache/1/和/view_cache/2/請(qǐng)求會(huì)分別進(jìn)行緩存

3.2通過(guò)urls中配置cache_page

在URLconf中指定視圖緩存，而不是在視圖函數(shù)上硬編碼裝飾器，可以進(jìn)一步解耦緩存和視圖函數(shù)之間的關(guān)系，使用起來(lái)更靈活

				?

									from django.views.decorators.cache import cache_page

									urlpatterns = [

									    path('view_cache/<int:num>/', cache_page(20)(views.view_cache), name="view_cache")

									]

以上2種方式作用是一樣的，這里我們更加推薦3.2這種寫(xiě)法

4.低級(jí)緩存

有時(shí)我們不想緩存整個(gè)頁(yè)面數(shù)據(jù)，而只是想緩存某些費(fèi)時(shí)查詢(xún)并且基本不會(huì)改變的數(shù)據(jù)，可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的低級(jí)緩存API實(shí)現(xiàn)，該API可以緩存任何可以安全pickle的Python對(duì)象：字符串，字典，模型對(duì)象列表等

django.core.cache.caches

				?

									from django.core.cache import caches

									cache1 = caches['myalias']

									cache2 = caches['myalias']

									# 判斷為T(mén)rue

									if cache1 is cache2: 

									    ...

說(shuō)明：

可以通過(guò)CACHES類(lèi)似字典一樣的方式訪(fǎng)問(wèn)settings中配置的緩存，在同一個(gè)線(xiàn)程中重復(fù)請(qǐng)求相同的別名將返回相同的對(duì)象
如果指定的myalias不存在，將引發(fā) InvalidCacheBackendError
為了線(xiàn)程安全性，為會(huì)每個(gè)線(xiàn)程返回緩存的不同實(shí)例
作為快捷方式，默認(rèn)緩存(default)可以使用 django.core.cache.cache ：

				?

									# 使用 default 緩存

									from django.core.cache import cache

									# 上面的cache等同于下面的寫(xiě)法

									from django.core.cache import caches

									cache = caches['default']

django.core.cache.cache

				?

									from django.core.cache import cache

									# 使用 redis 的一般用法

									cache.set('manul_set', 'ok')

									manul_set = cache.get('manul_set')

									# 可以手動(dòng)設(shè)置 timeout，如果不指定timeout，默認(rèn)是 300秒，如果指定為None，則代表沒(méi)有過(guò)期時(shí)間

									cache.set("key", "value", timeout=None)

									# 可以獲取key的超時(shí)設(shè)置（ttl：time to live）

									# 返回值的3種情況：

									# 0： key 不存在 (或已過(guò)期)

									# None： key 存在但沒(méi)有設(shè)置過(guò)期

									# ttl： 任何有超時(shí)設(shè)置的 key 的超時(shí)值

									cache.set("foo", "value", timeout=25)

									cache.ttl("foo") # 得到 25 

									cache.ttl("not-existent") # 得到 0

									# 讓一個(gè)值永久存在

									cache.persist("foo")

									cache.ttl("foo") # 得到 None

									# 指定一個(gè)新的過(guò)期時(shí)間

									cache.set("foo", "bar", timeout=22)

									cache.ttl("foo") # 得到 22

									cache.expire("foo", timeout=5)

									cache.ttl("foo") # 得到 5

									# 支持 redis 分布式鎖， 使用 上下文管理器 分配鎖

									with cache.lock("somekey"):

									    do_some_thing()

									# 使用全局通配符的方式來(lái)檢索或者刪除鍵

									cache.keys("foo_*")  # 返回所有匹配的值, 如 ["foo_1", "foo_2"]

									# 刪除 鍵

									cache.delete_pattern("foo_*")  # 支持通配符

實(shí)戰(zhàn)案例

首先創(chuàng)建個(gè)common文件夾，然后在文件夾下面創(chuàng)建cache_helper.py文件，寫(xiě)入如下代碼

				?

									from django.core.cache import cache

									def get_cache_or_exc_func(key, func, *args, **kwargs):

									    """

									    根據(jù)傳入的key和func，先獲取緩存內(nèi)容，沒(méi)有則使用func計(jì)算并保存結(jié)果

									    :param key: 緩存的key

									    :param func: 計(jì)算函數(shù)

									    :param args: 可變參數(shù)

									    :param kwargs: 可變字典

									    :return: 緩存的n內(nèi)容或func計(jì)算的結(jié)果

									    """

									    # 加上cache鎖

									    with cache.lock(key+'lock'):

									        # 獲取緩存中的變量

									        result = cache.get(key)

									        if result:

									            # 存在，則直接返回緩存結(jié)果

									            return result

									        else:

									            # 不存在，則計(jì)算數(shù)據(jù)，得到結(jié)果

									            result = func(*args, **kwargs)

									            # 將結(jié)果保存到緩存中

									            cache.set(key, result)

									            # 返回結(jié)果

									            return result

然后配置url路徑，如下

				?

									urlpatterns = [

									    path('lower_level_cache/', views.lower_level_cache, name="lower_level_cache"),

									]

最后在視圖中，寫(xiě)入2個(gè)函數(shù)

				?

									def get_result():

									    """做一些費(fèi)時(shí)但不經(jīng)常變更的操作，這里模擬等待3秒"""

									    time.sleep(3)

									    return 'ok'

									def lower_level_cache(request):

									    result = get_cache_or_exc_func('test_key', get_result)

									    return JsonResponse({"result": result})

現(xiàn)在我們打開(kāi)瀏覽器，訪(fǎng)問(wèn)127.0.0.1/redis/low_level_cache/，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，瀏覽器不會(huì)馬上響應(yīng)，而是等待了3秒，因?yàn)槲覀兇a中模擬等待了3秒，而且我們是第一次訪(fǎng)問(wèn)，沒(méi)有緩存，當(dāng)?shù)诙卧L(fǎng)問(wèn)時(shí)，就立馬響應(yīng)了，原因是此時(shí)已經(jīng)有了緩存

5.session緩存

在settings.py文件中，配置如下代碼即可

				?

									# 配置session的引擎為cache

									SESSION_ENGINE = 'django.contrib.sessions.backends.cache'

									# 此處別名依賴(lài)緩存的設(shè)置

									SESSION_CACHE_ALIAS = 'default'