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前言

動態網站的基本權衡是，它們是動態的。每次用戶請求頁面時，Web服務器都會進行各種計算 - 從數據庫查詢到模板呈現再到業務邏輯 - 以創建站點訪問者看到的頁面。從處理開銷的角度來看，這比標準的文件讀取文件系統服務器要耗時多了。對于大多數Web應用程序來說，這種開銷并不是什么大問題。因為大多數Web應用程序只是中小型網站，沒有擁有一流的流量。但對于中到高流量的站點，盡可能減少開銷是至關重要的，這就是緩存的用武之地。緩存某些內容是為了保存昂貴計算的結果，這樣就不必在下次執行計算。
Django框架帶有一個強大的緩存系統，可以保存動態頁面，因此不必為每個請求計算它們。Django提供不同級別的緩存粒度：可以緩存特定視圖的輸出，也可以只緩存頁面中難以生成的部分或者可以緩存整個站點。
Redis是一個內存數據庫（現在已經支持內存數據持久化到硬盤當中，重新啟動時，會自動從硬盤進行加載），由于其性能極高，因此經常作為中間件、緩存使用。

django應用redis緩存

django中安裝第三方庫，使用如下命令

				?

									pip3 install django-redis

1.settings配置

首先，我們在settings.py中配置如下代碼

				?

									CACHES = {

									    # default 是緩存名，可以配置多個緩存

									    "default": {

									        # 應用 django-redis 庫的 RedisCache 緩存類

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

									        # 配置正確的 ip和port

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

									        "OPTIONS": {

									            # redis客戶端類

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

									            # redis連接池的關鍵字參數

									            "CONNECTION_POOL_KWARGS": {

									                "max_connections": 100

									            }

									            # 如果 redis 設置了密碼，那么這里需要設置對應的密碼，如果redis沒有設置密碼，那么這里也不設置

									            # "PASSWORD": "123456",

									        }

									    }

									}

2.全站緩存

2.1 全站緩存的2個中間件

FetchFromCacheMiddleware ：從緩存中讀取數據

緩存狀態為200的GET和HEAD請求的響應（除非響應頭中設置不進行緩存）

對具有不同查詢參數的相同URL的請求的響應被認為是各自不同的頁面，并且被分別單獨緩存。

該中間件會使用與對應的GET請求相同的響應頭來回答HEAD請求，即可以為HEAD請求返回緩存的GET響應。

UpdateCacheMiddleware ：將數據更新到緩存中

該中間件會自動在每個響應中設置幾個headers：

設置Expires為當前日期/時間加上定義的CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS值，GMT時間

設置響應的Cache-Control的max-age，值是定義的CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS值。

如果視圖設置了自己的緩存時間（即設置了Cache-Control 的max age），那么頁面將被緩存直到到期時間，而不是CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS。
如果USE_I18N設置為True，則生成的緩存key將包含當前語言的名稱，這樣可以輕松緩存多語言網站，而無需自己創建緩存密鑰。
如果 USE_L10N設置為True 并且 USE_TZ被設置為True，緩存key也會包括當前語言

在settings的中間件中設置：

				?

									MIDDLEWARE = [

									    'django.middleware.cache.UpdateCacheMiddleware',

									    # 其他中間件...

									    'django.middleware.cache.FetchFromCacheMiddleware',

									]

注意：UpdateCacheMiddleware必須是第一個中間件，FetchFromCacheMiddleware必須是最后一個中間件

2.2 全站緩存的必填設置

將以下必須設置添加到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：用于存儲的緩存別名
CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS：每個頁面應緩存的秒數
CACHE_MIDDLEWARE_KEY_PREFIX：用于生成緩存key的前綴，如果使用相同的Django安裝在多個站點之間共享緩存，請將其設置為站點名稱或此Django實例特有的其他字符串，以防止發生密鑰沖突。如果你不在乎，請使用空字符串。

2.3 全站緩存示例

接著我們在視圖中寫入如下函數：

				?

									def index(request):

									    # 通過設置時間戳，進行多次訪問，可以看到時間戳的變化，就可以得知是否是緩存頁面了

									    return HttpResponse('當前時間戳：' + str(time.time()))

我們打開瀏覽器訪問127.0.0.1/redis/，多次訪問該url，發現時間戳不會改變，這是因為我們在配置中設置了緩存時間為1個小時。
我們可以打開瀏覽器的網絡請求中查看response header，查看max_age和Expires，如下圖

Django使用redis配置緩存的方法

我們會發現響應頭中已經有了緩存的時間，說明我們緩存配置成功了

3.視圖函數緩存

一般情況下，我們不會使用全局緩存，因為全局緩存，只要服務器返回狀態碼是200，他都會將其緩存下來，這樣會影響性能，所以我們一般都會使用視圖緩存，針對某個視圖，需要進行緩存，則使用緩存。

3.1通過裝飾器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},時間戳：{time.time()}")

cache_page除了默認的timeout參數外，還有兩個可選的關鍵字參數

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，默認是"default"

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

如果多個url指向同一個視圖函數，會為每個url建立一個單獨的緩存，例如：

				?

									urlpatterns = [

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

									]

/view_cache/1/和/view_cache/2/請求會分別進行緩存

3.2通過urls中配置cache_page

在URLconf中指定視圖緩存，而不是在視圖函數上硬編碼裝飾器，可以進一步解耦緩存和視圖函數之間的關系，使用起來更靈活

				?

									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這種寫法

4.低級緩存

有時我們不想緩存整個頁面數據，而只是想緩存某些費時查詢并且基本不會改變的數據，可以通過一個簡單的低級緩存API實現，該API可以緩存任何可以安全pickle的Python對象：字符串，字典，模型對象列表等

django.core.cache.caches

				?

									from django.core.cache import caches

									cache1 = caches['myalias']

									cache2 = caches['myalias']

									# 判斷為True

									if cache1 is cache2: 

									    ...

說明：

可以通過CACHES類似字典一樣的方式訪問settings中配置的緩存，在同一個線程中重復請求相同的別名將返回相同的對象
如果指定的myalias不存在，將引發 InvalidCacheBackendError
為了線程安全性，為會每個線程返回緩存的不同實例
作為快捷方式，默認緩存(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')

									# 可以手動設置 timeout，如果不指定timeout，默認是 300秒，如果指定為None，則代表沒有過期時間

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

									# 可以獲取key的超時設置（ttl：time to live）

									# 返回值的3種情況：

									# 0： key 不存在 (或已過期)

									# None： key 存在但沒有設置過期

									# ttl： 任何有超時設置的 key 的超時值

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

									cache.ttl("foo") # 得到 25 

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

									# 讓一個值永久存在

									cache.persist("foo")

									cache.ttl("foo") # 得到 None

									# 指定一個新的過期時間

									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

實戰案例

首先創建個common文件夾，然后在文件夾下面創建cache_helper.py文件，寫入如下代碼

				?

									from django.core.cache import cache

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

									    """

									    根據傳入的key和func，先獲取緩存內容，沒有則使用func計算并保存結果

									    :param key: 緩存的key

									    :param func: 計算函數

									    :param args: 可變參數

									    :param kwargs: 可變字典

									    :return: 緩存的n內容或func計算的結果

									    """

									    # 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，則直接返回緩存結果

									            return result

									        else:

									            # 不存在，則計算數據，得到結果

									            result = func(*args, **kwargs)

									            # 將結果保存到緩存中

									            cache.set(key, result)

									            # 返回結果

									            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，寫入2個函數

				?

									def get_result():

									    """做一些費時但不經常變更的操作，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})

現在我們打開瀏覽器，訪問127.0.0.1/redis/low_level_cache/，我們會發現，瀏覽器不會馬上響應，而是等待了3秒，因為我們代碼中模擬等待了3秒，而且我們是第一次訪問，沒有緩存，當第二次訪問時，就立馬響應了，原因是此時已經有了緩存

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'

									# 此處別名依賴緩存的設置

									SESSION_CACHE_ALIAS = 'default'