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缓存

介绍

您应用程序执行的一些数据检索或处理任务可能会消耗大量 CPU 资源或需要几秒钟才能完成。在这种情况下,通常会缓存检索到的数据,以便在后续请求相同数据时能够快速检索。缓存的数据通常存储在非常快速的数据存储中,例如 MemcachedRedis

幸运的是,Laravel 提供了一个表达式丰富、统一的 API,用于各种缓存后端,使您能够利用它们快速的数据检索,加速您的 Web 应用程序。

配置

您应用程序的缓存配置文件位于 config/cache.php。在此文件中,您可以指定希望在整个应用程序中默认使用的缓存存储。Laravel 支持流行的缓存后端,如 MemcachedRedisDynamoDB 和关系数据库。除此之外,还提供了基于文件的缓存驱动,而 array 和 "null" 缓存驱动为您的自动化测试提供了方便的缓存后端。

缓存配置文件还包含多种其他选项,您可以查看。默认情况下,Laravel 配置为使用 database 缓存驱动,该驱动将序列化的缓存对象存储在您应用程序的数据库中。

驱动程序先决条件

数据库

使用 database 缓存驱动时,您需要一个数据库表来存储缓存数据。通常,这在 Laravel 的默认 0001_01_01_000001_create_cache_table.php 数据库迁移 中包含;但是,如果您的应用程序不包含此迁移,您可以使用 make:cache-table Artisan 命令来创建它:

shell
php artisan make:cache-table

php artisan migrate

Memcached

使用 Memcached 驱动需要安装 Memcached PECL 包。您可以在 config/cache.php 配置文件中列出所有 Memcached 服务器。此文件已经包含了一个 memcached.servers 条目,以帮助您入门:

php
'memcached' => [
    // ...

    'servers' => [
        [
            'host' => env('MEMCACHED_HOST', '127.0.0.1'),
            'port' => env('MEMCACHED_PORT', 11211),
            'weight' => 100,
        ],
    ],
],

如果需要,您可以将 host 选项设置为 UNIX 套接字路径。如果这样做,port 选项应设置为 0

php
'memcached' => [
    // ...

    'servers' => [
        [
            'host' => '/var/run/memcached/memcached.sock',
            'port' => 0,
            'weight' => 100
        ],
    ],
],

Redis

在使用 Laravel 的 Redis 缓存之前,您需要通过 PECL 安装 PhpRedis PHP 扩展,或通过 Composer 安装 predis/predis 包 (~2.0)。 Laravel Sail 已经包含了此扩展。此外,官方的 Laravel 部署平台,如 Laravel ForgeLaravel Vapor,默认安装了 PhpRedis 扩展。

有关配置 Redis 的更多信息,请查阅其 Laravel 文档页面

DynamoDB

在使用 DynamoDB 缓存驱动之前,您必须创建一个 DynamoDB 表来存储所有缓存数据。通常,此表应命名为 cache。但是,您应根据 cache 配置文件中 stores.dynamodb.table 配置值的值来命名表。表名也可以通过 DYNAMODB_CACHE_TABLE 环境变量设置。

此表还应具有一个字符串分区键,其名称应对应于您应用程序的 cache 配置文件中的 stores.dynamodb.attributes.key 配置项的值。默认情况下,分区键应命名为 key

通常,DynamoDB 不会主动从表中删除过期项。因此,您应在表上 启用生存时间(TTL)。在配置表的 TTL 设置时,您应将 TTL 属性名称设置为 expires_at

接下来,安装 AWS SDK,以便您的 Laravel 应用程序可以与 DynamoDB 通信:

shell
composer require aws/aws-sdk-php

此外,您应确保为 DynamoDB 缓存存储配置选项提供值。通常,这些选项,如 AWS_ACCESS_KEY_IDAWS_SECRET_ACCESS_KEY,应在您应用程序的 .env 配置文件中定义:

php
'dynamodb' => [
    'driver' => 'dynamodb',
    'key' => env('AWS_ACCESS_KEY_ID'),
    'secret' => env('AWS_SECRET_ACCESS_KEY'),
    'region' => env('AWS_DEFAULT_REGION', 'us-east-1'),
    'table' => env('DYNAMODB_CACHE_TABLE', 'cache'),
    'endpoint' => env('DYNAMODB_ENDPOINT'),
],

MongoDB

如果您使用 MongoDB,官方 mongodb/laravel-mongodb 包提供了一个 mongodb 缓存驱动,可以使用 mongodb 数据库连接进行配置。MongoDB 支持 TTL 索引,可以用于自动清除过期的缓存项。

有关配置 MongoDB 的更多信息,请参阅 MongoDB 缓存和锁文档

缓存使用

获取缓存实例

要获取缓存存储实例,您可以使用 Cache facade,这就是我们将在本文件中使用的。Cache facade 提供了对 Laravel 缓存契约的底层实现的方便、简洁的访问:

php
<?php

namespace App\Http\Controllers;

use Illuminate\Support\Facades\Cache;

class UserController extends Controller
{
    /**
     * 显示应用程序中所有用户的列表。
     */
    public function index(): array
    {
        $value = Cache::get('key');

        return [
            // ...
        ];
    }
}

访问多个缓存存储

使用 Cache facade,您可以通过 store 方法访问各种缓存存储。传递给 store 方法的键应对应于您 cache 配置文件中的 stores 配置数组中列出的一个存储:

php
$value = Cache::store('file')->get('foo');

Cache::store('redis')->put('bar', 'baz', 600); // 10分钟

从缓存中检索项目

Cache facade 的 get 方法用于从缓存中检索项目。如果项目在缓存中不存在,将返回 null。如果愿意,您可以向 get 方法传递第二个参数,指定如果项目不存在时希望返回的默认值:

php
$value = Cache::get('key');

$value = Cache::get('key', 'default');

您甚至可以将闭包作为默认值传递。如果指定的项目在缓存中不存在,将返回闭包的结果。传递闭包允许您延迟从数据库或其他外部服务检索默认值:

php
$value = Cache::get('key', function () {
    return DB::table(/* ... */)->get();
});

确定项目是否存在

has 方法可用于确定项目是否存在于缓存中。如果项目存在但其值为 null,此方法也将返回 false

php
if (Cache::has('key')) {
    // ...
}

增加/减少值

incrementdecrement 方法可用于调整缓存中整数项目的值。这两个方法都接受一个可选的第二个参数,指示要增加或减少项目值的数量:

php
// 如果不存在则初始化值...
Cache::add('key', 0, now()->addHours(4));

// 增加或减少值...
Cache::increment('key');
Cache::increment('key', $amount);
Cache::decrement('key');
Cache::decrement('key', $amount);

检索和存储

有时,您可能希望从缓存中检索项目,但如果请求的项目不存在,则存储一个默认值。例如,您可能希望从缓存中检索所有用户,或者如果它们不存在,则从数据库中检索它们并将其添加到缓存。您可以使用 Cache::remember 方法来实现这一点:

php
$value = Cache::remember('users', $seconds, function () {
    return DB::table('users')->get();
});

如果项目在缓存中不存在,将执行传递给 remember 方法的闭包,并将其结果放入缓存。

您可以使用 rememberForever 方法从缓存中检索项目,或者如果不存在则永久存储它:

php
$value = Cache::rememberForever('users', function () {
    return DB::table('users')->get();
});

过期时重新验证

在使用 Cache::remember 方法时,如果缓存值已过期,某些用户可能会体验到缓慢的响应时间。对于某些类型的数据,允许部分过期的数据在后台重新计算缓存值时被服务是有用的,这样可以防止某些用户在计算缓存值时体验到缓慢的响应时间。这通常被称为“过期时重新验证”模式,Cache::flexible 方法提供了此模式的实现。

灵活方法接受一个数组,指定缓存值被视为“新鲜”的时间以及何时变为“过期”。数组中的第一个值表示缓存被视为新鲜的秒数,而第二个值定义了在重新计算之前可以作为过期数据提供的时间。

如果在新鲜期内(在第一个值之前)发出请求,则立即返回缓存而不重新计算。如果在过期期内(在两个值之间)发出请求,则将过期值提供给用户,并注册一个 延迟函数 在响应发送给用户后刷新缓存值。如果在第二个值之后发出请求,则缓存被视为过期,值将立即重新计算,这可能导致用户的响应变慢:

php
$value = Cache::flexible('users', [5, 10], function () {
    return DB::table('users')->get();
});

检索和删除

如果您需要从缓存中检索项目然后删除该项目,可以使用 pull 方法。与 get 方法一样,如果项目在缓存中不存在,将返回 null

php
$value = Cache::pull('key');

$value = Cache::pull('key', 'default');

在缓存中存储项目

您可以使用 Cache facade 上的 put 方法将项目存储在缓存中:

php
Cache::put('key', 'value', $seconds = 10);

如果未将存储时间传递给 put 方法,则该项目将无限期存储:

php
Cache::put('key', 'value');

除了将秒数作为整数传递外,您还可以传递一个 DateTime 实例,表示缓存项目的所需过期时间:

php
Cache::put('key', 'value', now()->addMinutes(10));

如果不存在则存储

add 方法仅在缓存存储中不存在该项目时才会将其添加到缓存中。如果项目实际添加到缓存中,则该方法将返回 true。否则,该方法将返回 falseadd 方法是一个原子操作:

php
Cache::add('key', 'value', $seconds);

永久存储项目

forever 方法可用于将项目永久存储在缓存中。由于这些项目不会过期,因此必须使用 forget 方法手动从缓存中删除它们:

php
Cache::forever('key', 'value');
lightbulb

如果您使用 Memcached 驱动,则存储“永久”的项目可能会在缓存达到其大小限制时被删除。

从缓存中移除项目

您可以使用 forget 方法从缓存中移除项目:

php
Cache::forget('key');

您还可以通过提供零或负数的过期秒数来移除项目:

php
Cache::put('key', 'value', 0);

Cache::put('key', 'value', -5);

您可以使用 flush 方法清除整个缓存:

php
Cache::flush();
exclamation

刷新缓存不尊重您配置的缓存“前缀”,并将从缓存中删除所有条目。在清除与其他应用程序共享的缓存时,请仔细考虑这一点。

缓存助手

除了使用 Cache facade,您还可以使用全局 cache 函数通过缓存检索和存储数据。当使用单个字符串参数调用 cache 函数时,它将返回给定键的值:

php
$value = cache('key');

如果您提供一个键/值对的数组和过期时间给该函数,它将存储值在缓存中指定的持续时间:

php
cache(['key' => 'value'], $seconds);

cache(['key' => 'value'], now()->addMinutes(10));

cache 函数在没有任何参数的情况下被调用时,它返回 Illuminate\Contracts\Cache\Factory 实现的实例,允许您调用其他缓存方法:

php
cache()->remember('users', $seconds, function () {
    return DB::table('users')->get();
});
lightbulb

在测试调用全局 cache 函数时,您可以使用 Cache::shouldReceive 方法,就像您在 测试 facade 中一样。

原子锁

exclamation

要利用此功能,您的应用程序必须使用 memcachedredisdynamodbdatabasefilearray 缓存驱动作为应用程序的默认缓存驱动。此外,所有服务器必须与同一个中央缓存服务器进行通信。

管理锁

原子锁允许在不担心竞争条件的情况下操作分布式锁。例如,Laravel Forge 使用原子锁确保在服务器上一次只执行一个远程任务。您可以使用 Cache::lock 方法创建和管理锁:

php
use Illuminate\Support\Facades\Cache;

$lock = Cache::lock('foo', 10);

if ($lock->get()) {
    // 锁定已获得 10 秒...

    $lock->release();
}

get 方法也接受一个闭包。在闭包执行后,Laravel 将自动释放锁:

php
Cache::lock('foo', 10)->get(function () {
    // 锁定已获得 10 秒并自动释放...
});

如果在请求时锁不可用,您可以指示 Laravel 等待指定的秒数。如果在指定的时间限制内无法获得锁,将抛出 Illuminate\Contracts\Cache\LockTimeoutException

php
use Illuminate\Contracts\Cache\LockTimeoutException;

$lock = Cache::lock('foo', 10);

try {
    $lock->block(5);

    // 锁定在等待最多 5 秒后获得...
} catch (LockTimeoutException $e) {
    // 无法获得锁...
} finally {
    $lock->release();
}

上面的示例可以通过将闭包传递给 block 方法来简化。当将闭包传递给此方法时,Laravel 将尝试在指定的秒数内获得锁,并在闭包执行后自动释放锁:

php
Cache::lock('foo', 10)->block(5, function () {
    // 锁定在等待最多 5 秒后获得...
});

跨进程管理锁

有时,您可能希望在一个进程中获得锁并在另一个进程中释放它。例如,您可能在 Web 请求期间获得锁,并希望在由该请求触发的队列作业结束时释放锁。在这种情况下,您应将锁的作用域“所有者令牌”传递给队列作业,以便作业可以使用给定的令牌重新实例化锁。

在下面的示例中,如果成功获得锁,我们将调度一个队列作业。此外,我们将通过锁的 owner 方法将锁的所有者令牌传递给队列作业:

php
$podcast = Podcast::find($id);

$lock = Cache::lock('processing', 120);

if ($lock->get()) {
    ProcessPodcast::dispatch($podcast, $lock->owner());
}

在我们应用程序的 ProcessPodcast 作业中,我们可以使用所有者令牌恢复和释放锁:

php
Cache::restoreLock('processing', $this->owner)->release();

如果您希望在不尊重当前所有者的情况下释放锁,可以使用 forceRelease 方法:

php
Cache::lock('processing')->forceRelease();

添加自定义缓存驱动

编写驱动程序

要创建我们的自定义缓存驱动,我们首先需要实现 Illuminate\Contracts\Cache\Store 契约。因此,一个 MongoDB 缓存实现可能看起来像这样:

php
<?php

namespace App\Extensions;

use Illuminate\Contracts\Cache\Store;

class MongoStore implements Store
{
    public function get($key) {}
    public function many(array $keys) {}
    public function put($key, $value, $seconds) {}
    public function putMany(array $values, $seconds) {}
    public function increment($key, $value = 1) {}
    public function decrement($key, $value = 1) {}
    public function forever($key, $value) {}
    public function forget($key) {}
    public function flush() {}
    public function getPrefix() {}
}

我们只需使用 MongoDB 连接实现这些方法。有关如何实现每个方法的示例,请查看 Laravel 框架源代码 中的 Illuminate\Cache\MemcachedStore。一旦我们的实现完成,我们可以通过调用 Cache facade 的 extend 方法来完成自定义驱动程序的注册:

php
Cache::extend('mongo', function (Application $app) {
    return Cache::repository(new MongoStore);
});
lightbulb

如果您想知道将自定义缓存驱动代码放在哪里,您可以在 app 目录中创建一个 Extensions 命名空间。但是,请记住,Laravel 没有严格的应用程序结构,您可以根据自己的喜好组织应用程序。

注册驱动程序

要将自定义缓存驱动注册到 Laravel,我们将使用 Cache facade 上的 extend 方法。由于其他服务提供者可能会在其 boot 方法中尝试读取缓存值,因此我们将在 booting 回调中注册自定义驱动。通过使用 booting 回调,我们可以确保在调用应用程序的服务提供者的 boot 方法之前注册自定义驱动,但在所有服务提供者的 register 方法调用之后。我们将在应用程序的 App\Providers\AppServiceProvider 类的 register 方法中注册我们的 booting 回调:

php
<?php

namespace App\Providers;

use App\Extensions\MongoStore;
use Illuminate\Contracts\Foundation\Application;
use Illuminate\Support\Facades\Cache;
use Illuminate\Support\ServiceProvider;

class AppServiceProvider extends ServiceProvider
{
    /**
     * 注册任何应用程序服务。
     */
    public function register(): void
    {
        $this->app->booting(function () {
             Cache::extend('mongo', function (Application $app) {
                 return Cache::repository(new MongoStore);
             });
         });
    }

    /**
     * 启动任何应用程序服务。
     */
    public function boot(): void
    {
        // ...
    }
}

传递给 extend 方法的第一个参数是驱动程序的名称。这将对应于您 config/cache.php 配置文件中的 driver 选项。第二个参数是一个闭包,应该返回一个 Illuminate\Cache\Repository 实例。闭包将传递一个 $app 实例,该实例是 服务容器 的实例。

一旦您的扩展注册完成,请更新 CACHE_STORE 环境变量或您应用程序的 config/cache.php 配置文件中的 default 选项为您扩展的名称。

事件

要在每个缓存操作上执行代码,您可以监听缓存发出的各种 事件

事件名称
Illuminate\Cache\Events\CacheHit
Illuminate\Cache\Events\CacheMissed
Illuminate\Cache\Events\KeyForgotten
Illuminate\Cache\Events\KeyWritten

为了提高性能,您可以通过在应用程序的 config/cache.php 配置文件中为给定缓存存储设置 events 配置选项为 false 来禁用缓存事件:

php
'database' => [
    'driver' => 'database',
    // ...
    'events' => false,
],