一、内存缓存（Memory Caching）
1. 具体的原理
内存缓存是一种在应用程序内存中存储数据的机制，旨在减少对外部数据源的频繁访问，从而提高应用程序的性能。
在 .NET 中，MemoryCache 类提供了内存缓存的实现。它允许开发者将经常使用的数据存储在内存中，以便快速检索。
在 .NET 9 中，MemoryCache 的实现是 ConcurrentDictionary<TKey,TValue> 的包装器，提供了功能丰富的 API。
2. 设计初衷
内存缓存的设计初衷是为了提高应用程序的性能，特别是在需要频繁访问不经常变化的数据时。
通过将这些数据存储在内存中，可以减少对数据库或其他外部数据源的访问次数，从而降低延迟和资源消耗。
这对于需要高性能和快速响应的应用程序尤为重要。
3. 应用场景
内存缓存适用于以下场景：
-
频繁读取的静态数据：例如，应用程序配置、常量列表等，这些数据不经常变化，但需要频繁读取。
-
计算成本高的数据：一些数据的计算过程复杂且耗时，将其结果缓存可以提高性能。
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会话状态管理：在某些情况下，可以使用内存缓存来存储用户的会话信息。
4. 示例代码
以下是使用 MemoryCache 的示例代码：
using Microsoft.Extensions.Caching.Memory;
using System;
public class CacheExample
{
private readonly IMemoryCache _cache;
public CacheExample(IMemoryCache cache)
{
_cache = cache;
}
public string GetOrSetCacheItem(string key)
{
if (!_cache.TryGetValue(key, out string cacheValue))
{
// 数据不在缓存中，执行获取数据的逻辑
cacheValue = "获取的数据";
// 设置缓存选项
var cacheEntryOptions = new MemoryCacheEntryOptions()
.SetSlidingExpiration(TimeSpan.FromMinutes(5)); // 设置滑动过期时间
// 将数据存储到缓存中
_cache.Set(key, cacheValue, cacheEntryOptions);
}
return cacheValue;
}
}在上述代码中，GetOrSetCacheItem 方法尝试从缓存中获取数据，如果不存在，则获取数据并将其添加到缓存中，设置滑动过期时间为 5 分钟。
二、集合（Collections）优化
1. 具体的原理
在 .NET 9 中，对集合的优化主要体现在性能提升和内存使用的改进上。
例如，对循环的优化，通过将向上计数的循环转换为向下计数的循环，减少指令数量，从而提高性能。
此外，还引入了循环中的强度降低优化，将昂贵的操作替换为更便宜的操作，减少对迭代变量的依赖。
2. 设计初衷
这些优化的设计初衷是为了提高集合操作的效率，减少不必要的计算和内存分配，从而提升应用程序的整体性能。
特别是在处理大量数据或频繁操作集合的场景下，这些优化能够显著减少 CPU 和内存的消耗。
3. 应用场景
集合优化适用于以下场景：
-
大数据量处理：当需要处理大量数据时，优化的集合操作可以提高处理速度。
-
高性能要求的应用：对于对性能有严格要求的应用程序，优化的集合操作可以减少延迟。
-
实时系统：在需要实时响应的系统中，集合优化可以确保系统的及时性。
4. 示例代码
以下是一个使用向下计数循环的示例代码：
public int SumArray(int[] array)
{
int sum = 0;
for (int i = array.Length - 1; i >= 0; i--)
{
sum += array[i];
}
return sum;
}在上述代码中，循环从数组的末尾向前遍历，减少了比较操作的指令数量，从而提高了性能。
以上是.NET 9 new features-Memory Caching 和 Collections 优化的研究和分享。
周国庆
2024/12/30