ASP.NET Memory Cache

O Memory Cache é utilizado para otimizar a performance das nossas aplicações, evitando requisições desnecessarias a fontes de dados.

Cache

É comum termos diversos dados das nossas aplicações que não mudam com frequência. Itens como estado civil, unidade de medida e até mesmo algumas categorias.

Tudo que tem baixa mutabilidade, pode ser cacheado, evitando que a requisição precise chegar até a fonte de dados.

O que o cache faz é agir entre a aplicação e nossa fonte de dados. Dada uma requisição, podemos cachea-la em algum local e posteriormente, toda vez que esta mesma requisição for chamada, lemos estes dados ao invés de consultar o banco por exemplo.

O cache pode ser feito em diversos lugares, incluindo memória, como veremos aqui. O cache possui um tempo de expiração, dado este tempo, o mesmo é renovado.

Essa renovação significa que a próxima requisição irá novamente até a fonte de dados e o processo de cacheamento se reiniciará.

Quando usado com sabedoria, o cache pode otimizar MUITO a performance das aplicações. Imagina quantos hits no banco podem ser evitados com um bom cache?

Em cenários de larga escala, é comum cachear itens por algumas horas ou até minutos apenas. O importante é reduzir a carga no banco.

Então, não tenha medo do cache, se não precisa de informações em tempo real, talvez ela possa ser cacheada de alguma forma.

Memory Cache

Um dos caches mais comuns é o Memory Cache, onde armazenamos as informações na memória da servidor.

Para realizar esta ação, temos uma chave e um tempo de expiração para o cache, seguido do seu valor.

Feito isto, podemos verificar se os dados requisitados pelo usuário já estão na memória e devolvê-los mais rápido.

Caso não haja um cache com a chave informada, recorremos ao processo normal de acesso ao banco, também chamado de fallback.

O Memory Cache tem dois pontos extremamente importantes que você precisa levar em conta antes de implementar, a memória e a escalabilidade.

Como o nome diz, estamos colocando os dados em memória, e eles permanecerão lá até expirar. Posteriormente, serão renovados, ocupando novamente a memória.

Ou seja, quanto mais você cacheia, mais memória está em uso. O ASP.NET fica responsável por gerenciar a memória e desalocar caso necessário.

Desalocar neste caso significa remover as informações cacheadas para priorizar a execução da aplicação.

Devemos ter cautela para não sobrecarregar a memória do servidor cacheando itens desnecessários.

O segundo ponto é referente a escalabilidade horizontal da aplicação, que se remete a quantidade de servidores ou contêiners que nosso app possui.

É comum termos aplicações com escalonamento automático, ou seja, atingiu X% de CPU ou memória, uma nova máquina ou contêiner será provisionado automaticamente.

Sempre que uma máquina ou contêiner é provisionado, ele possui apenas o essencial, a memória do servidor anterior não é replicada.

Isto significa que tudo que está cacheado no servidor A, fica apenas no servidor A, não se estende para o B, C, D entre outros que virão.

Para estes novos servidores, o processo de geração do cache será realizado, assim como feito no servidor A.

Caso precise de um cache compartilhado entre diversas máquinas ou contêineres, você pode optar por um cache compartilhado como o Redis por exemplo.

Porém, tenha em mente que agregando serviços, agregamos também complexidade e custo a nossa infraestrutura.

Em poucas palavras, utilize estes recursos para ampliar seu leque de possibilidades. O básico muitas vezes funciona bem e a um preço talvez menor.

ASP.NET cache de memória

No ASP.NET, possuimos um Middleware nativo do Framework para cache de dados em memória.

Como todo Middleware, ele deve ser configurado no ConfigureServices, que fica no Startup.cs.

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddMemoryCache();
}

Esta é toda configuração que precisamos para utilizar o Memory Cache, e deste ponto em diante um serviço chamado IMemoryCache estará disponível para nós.

Utilizando o cache

O primeiro passo para trabalhar com cache é recuperar uma instância do serviço IMemoryCache e isto pode ser feito utilizando DI.

public IActionResult Index([FromServices]IMemoryCache cache)
{
    ...
}

Feito isto, temos disponível na variável cache que criamos, os métodos GetOrCreate e GetOrCreateAsync para obter ou criar um novo item no cache.

Utilize o GetOrCreateAsync caso esteja em um método do tipo Task.

Vamos então implementar o código que fará a tratativa e tomara a decisão sobre qual fonte deve ser lida.

public IActionResult Index([FromServices]IMemoryCache cache)
{
    var date = cache.GetOrCreate("MyCacheKey", item =>
    {
        item.SlidingExpiration = TimeSpan.FromSeconds(10);
        return DateTime.Now;
    });

    return View("Cache", date);
}

A opção SlidingExpiration define quanto tempo o cache vai durar na memória. Temos também a opção AbsoluteExpirationRelativeToNow que define um tempo de expiração relativo a data atual.

Atualização em 2020/06/10 - SlidingExpiration obtém ou define por quanto tempo uma entrada de cache pode ficar inativa (por exemplo, não acessada) antes de ser removida. Isso não estenderá o tempo de vida da entrada além do término absoluto (se definido).

Dados complexos

No exemplo anterior, utilizamos uma simples data e hora como retorno, porém, podemos retornar dados mais estruturados e até chamar uma função.

    var products = cache.GetOrCreate("MyCacheKey", entry =>
   	    {
  	        entry.AbsoluteExpirationRelativeToNow = TimeSpan.FromHours(1);
	       return repository.GetProducts();
        });
    return products;

Neste caso, se um cache com a chave MyCacheKey não for encontrado, a função GetProducts do repositório, e os produtos serão cacheados.

Alterando a prioridade

Como comentamos anteriormente, o cache possui uma prioridade, sendo os menos prioritários, mais propensos a serem excluidos caso haja necessidade de mais memória no servidor.

Esta prioridade é definida pelo método SetPriority utilizando o enumerador CacheItemPriority.

    var products = cache.GetOrCreate("MyCacheKey", entry =>
   	    {
  	        entry.AbsoluteExpirationRelativeToNow = TimeSpan.FromHours(1);
            entry.SetPriority(CacheItemPriority.High);
	       return repository.GetProducts();
        });
    return products;

Fontes

• Documentação Oficial
• Macoratti