前言
在WinForm应用程序开发中，性能优化与资源高效利用始终是开发者关注的重点。缓存作为提升系统响应速度、降低数据库负载的关键技术，在中大型项目中扮演着不可或缺的角色。
本文聚焦于WinForm环境下的缓存实践，从基础的Hashtable自定义缓存到.NET 4.0引入的MemoryCache，结合实际应用场景，深入浅出地介绍如何在桌面应用中合理使用缓存机制，帮助大家开发更高效、更稳定的WinForm程序。
正文
缓存在很多情况下需要用到，合理利用缓存可以一方面可以提高程序的响应速度，同时可以减少对特定资源访问的压力。本文主要针对自己在Winform方面的缓存使用做一个引导性的介绍，希望大家能够从中了解一些缓存的使用场景和使用方法。缓存是一个中大型系统所必须考虑的问题。为了避免每次请求都去访问后台的资源（例如数据库），我们一般会考虑将一些更新不是很频繁的，可以重用的数据，通过一定的方式临时地保存起来，后续的请求根据情况可以直接访问这些保存起来的数据。这种机制就是所谓的缓存机制。
.NET 4.0的缓存功能主要由三部分组成：System.Runtime.Caching，System.Web.Caching.Cache和Output Cache。
System.Runtime.Caching这是在.NET 4.0中新增的缓存框架，主要是使用MemoryCache对象，该对象存在于程序集System.Runtime.Caching.dll。
System.Web.Caching.Cache这个则是在.NET2.0开始就一直存在的缓存对象，一般主要用在Web中，当然也可以用于Winform里面，不过要引用System.Web.dll。
Output Cache则是Asp.NET里面使用的，在ASP.NET 4.0之前的版本都是直接使用System.Web.Caching.Cache来缓存HTML片段。在ASP.NET 4.0中对它进行了重新设计，提供了一个OutputCacheProvider供开发人员进行扩展，但是它默认情况下，仍然使用System.Web.Caching.Cache来做做缓存。
1、自定义Hastable的缓存处理。
除了上面三种的缓存机制，一般我们还可以在静态对象里面通过HashTable或者Dictionary的方式进行自定义的缓存存储和使用。
例如我在我自己所开发的程序里面，都使用了工厂类来创建业务对象，由于创建业务对象以及数据访问层对象，是一个在界面或者中间层反复调用的操作，因此需要把经常调用的对象把它存储起来，下载调用的时候，直接从内存中取出来即可。如下面的BLLFactory类，就是一个基于泛型对象的业务类的创建操作，使用了基于Hashtable的静态对象进行缓存处理。
/// <summary>
/// 对业务类进行构造的工厂类
/// </summary>
/// <typeparam name="T">业务对象类型</typeparam>
publicclassBLLFactory<T> whereT : class
{
privatestatic Hashtable objCache = new Hashtable();
privatestaticobject syncRoot = new Object();
/// <summary>
/// 创建或者从缓存中获取对应业务类的实例
/// </summary>
publicstatic T Instance
{
get
{
string CacheKey = typeof(T).FullName;
T bll = (T)objCache[CacheKey]; //从缓存读取
if (bll == null)
{
lock (syncRoot)
{
if (bll == null)
{
bll = Reflect<T>.Create(typeof(T).FullName, typeof(T).Assembly.GetName().Name); //反射创建，并缓存
objCache.Add(typeof(T).FullName, bll);
}
}
}
return bll;
}
}
}
2、使用.NET4.0的MemoryCache对象实现缓存
MemoryCache的使用网上介绍的不多，不过这个是.NET4.0新引入的缓存对象，估计主要是替换原来企业库的缓存模块，使得.NET的缓存可以无处不在，而不用基于特定的Windows版本上使用。
首先我们使用来创建一个基于MemoryCache的辅助类MemoryCacheHelper，方便调用进行缓存处理。
/// <summary>
/// 基于MemoryCache的缓存辅助类
/// </summary>
publicstaticclassMemoryCacheHelper
{
privatestaticreadonly Object _locker = newobject();
publicstatic T GetCacheItem<T>(String key, Func<T> cachePopulate, TimeSpan? slidingExpiration = null, DateTime? absoluteExpiration = null)
{
if(String.IsNullOrWhiteSpace(key)) thrownew ArgumentException("Invalid cache key");
if(cachePopulate == null) thrownew ArgumentNullException("cachePopulate");
if(slidingExpiration == null && absoluteExpiration == null) thrownew ArgumentException("Either a sliding expiration or absolute must be provided");
if(MemoryCache.Default[key] == null)
{
lock(_locker)
{
if(MemoryCache.Default[key] == null)
{
var item = new CacheItem(key, cachePopulate());
var policy = CreatePolicy(slidingExpiration, absoluteExpiration);
MemoryCache.Default.Add(item, policy);
}
}
}
return (T)MemoryCache.Default[key];
}
private static CacheItemPolicy CreatePolicy(TimeSpan? slidingExpiration, DateTime? absoluteExpiration)
{
var policy = new CacheItemPolicy();
if(absoluteExpiration.HasValue)
{
policy.AbsoluteExpiration = absoluteExpiration.Value;
}
elseif(slidingExpiration.HasValue)
{
policy.SlidingExpiration = slidingExpiration.Value;
}
policy.Priority = CacheItemPriority.Default;
return policy;
}
}
这个辅助类只有一个public方法，就是GetCacheItem，使用的时候，需要指定key和获取数据的处理代理，还有缓存的过期时间，是基于TimeSpan的还是基于绝对时间的，选择其一。
上面的辅助类，我们在什么情况下会使用到呢？
假如在一个工作流模块中用到了人员ID，而人员ID需要进行人员名称的转义，人员信息我们一般知道放在权限系统模块里面，那么如果在工作流里面需要频繁对人员ID进行转义，那么就需要方法调用权限系统的接口模块，这样处理就可以使用缓存模块进行优化处理的了。
void gridView1_CustomColumnDisplayText(object sender, DevExpress.XtraGrid.Views.Base.CustomColumnDisplayTextEventArgs e)
{
if (e.Column.FieldName.Equals("ProcUser") || e.Column.FieldName.Equals("ProcUid") || e.Column.FieldName.Equals("UserId"))
{
if (e.Value != null)
{
e.DisplayText = SecurityHelper.GetUserFullName(e.Value.ToString());
}
}
}
其中的SecurityHelper.GetUserFullName是我对调用进行基于缓存的二次封装，具体逻辑如下所示。
/// <summary>
/// 根据用户的ID，获取用户的全名，并放到缓存里面
/// </summary>
/// <param name="userId">用户的ID</param>
/// <returns></returns>
public static string GetUserFullName(string userId)
{
string key = "Security_UserFullName" + userId;
string fullName = MemoryCacheHelper.GetCacheItem<string>(key,
delegate() { return BLLFactory<User>.Instance.GetFullNameByID(userId.ToInt32()); },
new TimeSpan(0, 30, 0));//30分钟过期
return fullName;
}
MemoryCacheHelper的方法GetCacheItem里面的Func< T>我使用了一个匿名函数用来获取缓存的值。
delegate() { return BLLFactory<User>.Instance.GetFullNameByID(userId.ToInt32()); }
而调用BLLFactory< User>.Instance.GetFullNameByID则是从数据库里面获取对应的数据了。
这样在第一次或者缓存过期的时候，自动调用业务对象类的方法来获取数据了。
最后，在界面上调用GetUserFullName的方法即可实现基于缓存方式的调用，程序第一次使用的，碰到指定的键没有数据，就去数据库里面获取，以后碰到该键，则直接获取缓存的数据了。
下面图形是程序具体的实现效果。
当然，以上两种方式都还可以通过AOP的注入方式实现代码的简化操作，不过由于对AOP的引入，会涉及到更多的知识点，而且熟悉程序还不够，所以依然采用较为常用的方式来处理缓存的数据。
关键词
#WinForm、#缓存、#MemoryCache、#Hashtable、#性能优化
作者：伍华聪
.NET 桌面应用 (WPF/WinForm) 高效自动更新解决方案
一行代码快速开发 AntdUI 风格的 WinForm 通用后台框架
WinForm + SQL Server + Modbus 实现仓库温控上位机系统开发
WinForm 开发的多功能工具：串口通信、加密解密、图像转换等功能
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