在.NET 中，缓存机制是提升应用性能的关键技术，通过将频繁访问且不常变化的数据（如数据库查询结果、计算结果、API 响应等）暂存在快速存储介质中，减少对原始数据源（如数据库、远程服务）的重复访问，从而降低延迟、减轻服务器压力。
.NET 中的主要缓存类型
根据应用场景和存储位置，.NET 提供了多种缓存方式，核心可分为内存缓存、分布式缓存和输出缓存三大类。
1. 内存缓存（In-Memory Cache）
定义：将数据存储在应用进程的内存中，仅当前应用实例可访问，适用于单服务器部署的应用。 核心 API：IMemoryCache（.NET Core 及以上内置，需通过依赖注入使用）。
特点：
速度极快（内存访问），无需序列化 / 反序列化。生命周期与应用进程绑定（应用重启后缓存失效）。不适合多服务器部署（各实例缓存独立，可能不一致）。
基本用法：
// 1. 注册内存缓存（在Program.cs中）
builder.Services.AddMemoryCache();
// 2. 在服务/控制器中注入使用
public class ProductService
{
private readonly IMemoryCache _cache;
private readonly IProductRepository _repo;
// 构造函数注入
public ProductService(IMemoryCache cache, IProductRepository repo)
{
_cache = cache;
_repo = repo;
}
// 获取产品信息（优先从缓存取，没有则查数据库并缓存）
public async Task
{
// 缓存键（唯一标识缓存项）
string cacheKey = $"Product_{id}";
// 尝试从缓存获取
if (_cache.TryGetValue(cacheKey, out Product product))
{
return product; // 缓存命中，直接返回
}
// 缓存未命中，查询数据库
product = await _repo.GetByIdAsync(id);
if (product == null) return null;
// 设置缓存选项（过期策略）
var cacheOptions = new MemoryCacheEntryOptions()
// 绝对过期：30分钟后自动失效
.SetAbsoluteExpiration(TimeSpan.FromMinutes(30))
// 滑动过期：30分钟内未被访问则失效（避免长期不访问的缓存占用内存）
.SetSlidingExpiration(TimeSpan.FromMinutes(10));
// 存入缓存
_cache.Set(cacheKey, product, cacheOptions);
return product;
}
}
2. 分布式缓存（Distributed Cache）
定义：将数据存储在独立于应用进程的外部存储中（如 Redis、SQL Server、Azure Cache 等），支持多应用实例共享缓存，适用于多服务器部署（如负载均衡的 Web 应用）。 核心 API：IDistributedCache（.NET 内置抽象，需配置具体实现）。
特点：
跨实例共享（多服务器可访问同一缓存）。数据持久化（应用重启后缓存不丢失，取决于存储介质）。需序列化 / 反序列化（数据以字节数组存储）。
基本用法（以 Redis 为例）：
// 1. 注册 Redis 分布式缓存（Program.cs）
builder.Services.AddStackExchangeRedisCache(options =>
{
options.Configuration = "localhost:6379"; // Redis 服务器地址
options.InstanceName = "MyApp_"; // 缓存键前缀（避免多应用冲突）
});
// 2. 注入使用
public class OrderService
{
private readonly IDistributedCache _cache;
private readonly IOrderRepository _repo;
public OrderService(IDistributedCache cache, IOrderRepository repo)
{
_cache = cache;
_repo = repo;
}
public async Task
{
string cacheKey = $"Order_{orderId}";
// 从分布式缓存获取（返回字节数组，需反序列化）
byte[] orderBytes = await _cache.GetAsync(cacheKey);
if (orderBytes != null)
{
// 反序列化（需引用 System.Text.Json）
return JsonSerializer.Deserialize
}
// 缓存未命中，查数据库
var order = await _repo.GetByIdAsync(orderId);
if (order == null) return null;
// 序列化后存入缓存
byte[] serializedOrder = JsonSerializer.SerializeToUtf8Bytes(order);
// 设置过期时间
var options = new DistributedCacheEntryOptions()
.SetAbsoluteExpiration(TimeSpan.FromHours(1));
await _cache.SetAsync(cacheKey, serializedOrder, options);
return order;
}
}
3. 输出缓存（Output Caching）
定义：专门用于缓存 HTTP 响应结果（如 API 接口返回值、MVC 视图），适用于 ASP.NET Core Web 应用，减少重复处理相同请求的开销。 核心 API：ASP.NET Core 7.0+ 内置 IOutputCache，通过特性 [OutputCache] 配置。
基本用法：
// 1. 注册输出缓存（Program.cs）
builder.Services.AddOutputCache();
app.UseOutputCache(); // 启用输出缓存中间件
// 2. 在控制器/接口上使用
[ApiController]
[Route("api/products")]
public class ProductsController : ControllerBase
{
// 缓存该接口的响应，10分钟内相同请求直接返回缓存结果
[HttpGet("{id}")]
[OutputCache(Duration = 600)] // 缓存600秒（10分钟）
public async Task
{
// 实际查询逻辑（仅首次请求执行，后续返回缓存）
var product = await _productService.GetByIdAsync(id);
return Ok(product);
}
// 更精细的配置：按参数缓存（不同id分开缓存）
[HttpGet]
[OutputCache(Duration = 300, VaryByQueryKeys = new[] { "category" })]
public async Task
{
// 按category参数分别缓存
var products = await _productService.GetByCategoryAsync(category);
return Ok(products);
}
}
缓存的关键概念
缓存键（Cache Key）：唯一标识缓存项的字符串（如 Product_123），需确保唯一性，避免冲突。过期策略：
绝对过期：指定时间后强制失效（如 30 分钟后）。滑动过期：一段时间内未被访问则失效（如 10 分钟内无人访问则删除）。 缓存穿透 / 击穿 / 雪崩：
穿透：查询不存在的数据，缓存无法命中，导致频繁访问数据库。解决：缓存空结果。击穿：热点数据缓存失效瞬间，大量请求直击数据库。解决：加锁重试、设置永不过期。雪崩：大量缓存同时失效，数据库压力骤增。解决：过期时间加随机偏移（避免同时失效）。
适用场景总结
缓存类型适用场景优点缺点内存缓存单服务器应用、本地临时数据、高频访问数据速度快，无序列化开销无法跨实例共享，应用重启失效分布式缓存多服务器部署（如负载均衡）、共享数据跨实例共享，持久化需序列化，依赖外部存储（如 Redis）输出缓存Web 应用的 API 接口、视图响应直接缓存 HTTP 响应，减少处理逻辑执行仅适用于 HTTP 场景，灵活性较低
总结
.NET 提供了多种缓存机制，核心目标是通过减少重复计算和数据源访问提升性能。实际开发中需根据部署方式（单实例 / 多实例）、数据特性（是否共享、更新频率）选择合适的缓存类型，并合理配置过期策略，避免缓存一致性问题。内存缓存适合简单场景，分布式缓存适合大规模应用，输出缓存则是 Web 应用的高效优化手段。