Django缓存

Django提供了强大的缓存框架，可以帮助你提高网站性能。
1、缓存配置

Django 支持多种缓存后端，你可以根据项目规模、性能需求和基础设施来灵活选择。配置在 settings.py的 CACHES设置中完成

1. # settings.py
3. CACHES = {
4.     'default': {
5.         'BACKEND': 'django.core.cache.backends.locmem.LocMemCache',
6.         'LOCATION': 'unique-snowflake',
7.         'TIMEOUT': 300,  # 默认缓存时间（秒），None 表示永不过期，0 表示立即过期
8.         'OPTIONS': {
9.             'MAX_ENTRIES': 1000,  # 最大缓存条目数
10.             'CULL_FREQUENCY': 3,  # 当达到 MAX_ENTRIES 时删除 1/CULL_FREQUENCY 的缓存
11.         },
12.         'KEY_PREFIX': 'myapp_',  # 所有缓存键的前缀
13.         'VERSION': 1,  # 默认缓存版本
14.     }
15. }

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支持的缓存后端

1. # 内存缓存（开发环境常用）
2. 'BACKEND': 'django.core.cache.backends.locmem.LocMemCache'
4. # 文件系统缓存
5. 'BACKEND': 'django.core.cache.backends.filebased.FileBasedCache'
6. 'LOCATION': '/var/tmp/django_cache'
8. # 数据库缓存
9. 'BACKEND': 'django.core.cache.backends.db.DatabaseCache' # python manage.py createcachetable [table_name]  # table_name 是配置中 LOCATION 的值
10. 'LOCATION': 'my_cache_table'
12. # Memcached
13. 'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache'
14. 'LOCATION': '127.0.0.1:11211'
16. # Redis（需要 django-redis 包）
17. 'BACKEND': 'django_redis.cache.RedisCache'
18. 'LOCATION': 'redis://127.0.0.1:6379/1'

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2、缓存API使用

2.1 常见语法

1. from django.core.cache import cache
3. # 设置缓存
4. cache.set('my_key', 'hello, world!', 30)  # 缓存30秒
6. # 获取缓存
7. value = cache.get('my_key')
8. print(value)  # 输出: hello, world!
10. # 如果键不存在，返回默认值
11. value = cache.get('my_key', 'default_value')
13. # 添加缓存（仅当键不存在时）
14. cache.add('add_key', 'new_value')
16. # 获取或设置缓存
17. value = cache.get_or_set('my_key', 'default_value', 30)
19. # 删除缓存
20. cache.delete('my_key')
22. # 清空所有缓存
23. cache.clear()
25. # 自增/自减（针对数字）
26. cache.set('num', 1)
27. cache.incr('num')  # 2
28. cache.decr('num')  # 1
30. # 设置多个值
31. cache.set_many({'a': 1, 'b': 2, 'c': 3})
33. # 获取多个值
34. values = cache.get_many(['a', 'b', 'c'])  # {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
36. # 删除多个值
37. cache.delete_many(['a', 'b', 'c'])

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2.2 基本使用

2.2.1 缓存数据库查询结果

1. from django.core.cache import cache
2. from myapp.models import Product
4. def get_popular_products():
5.     # 尝试从缓存获取
6.     cache_key = 'popular_products'
7.     products = cache.get(cache_key)
8.    
9.     if products is None:
10.         # 缓存中没有，从数据库获取
11.         products = list(Product.objects.filter(
12.             is_popular=True
13.         ).select_related('category')[:10])
14.         
15.         # 存入缓存，1小时过期
16.         cache.set(cache_key, products, 60 * 60)
17.    
18.     return products

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2.2.2 缓存模板渲染结果

1. from django.core.cache import cache
2. from django.template.loader import render_to_string
4. def get_rendered_template(context):
5.     cache_key = f'rendered_template_{hash(str(context))}'
6.     rendered = cache.get(cache_key)
7.    
8.     if rendered is None:
9.         # 渲染模板
10.         rendered = render_to_string('my_template.html', context)
11.         
12.         # 存入缓存
13.         cache.set(cache_key, rendered, 60 * 30)  # 30分钟
14.    
15.     return rendered

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3、视图缓存

1. from django.views.decorators.cache import cache_page
2. from django.utils.decorators import method_decorator
3. from django.views import View
4. from django.http import HttpResponse
5. import time
7. # 函数视图缓存
8. @cache_page(60 * 15)  # 缓存15分钟
9. def my_view(request):
10.     # 模拟耗时操作
11.     time.sleep(2)
12.     return HttpResponse("This content is cached for 15 minutes.")
14. # 基于类的视图缓存
15. class MyCachedView(View):
16.     @method_decorator(cache_page(60 * 5))  # 缓存5分钟
17.     def dispatch(self, *args, **kwargs):
18.         return super().dispatch(*args, **kwargs)
19.    
20.     def get(self, request):
21.         time.sleep(2)
22.         return HttpResponse("Cached class-based view.")

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3、模板片段缓存

1. {% load cache %}
4. {% cache 500 sidebar %}
5.    
6.         
7.         <h3>Popular Posts</h3>
8.         <ul>
9.             {% for post in popular_posts %}
10.                 <li>{{ post.title }}</li>
11.             {% endfor %}
12.         </ul>
13.    
14. {% endcache %}
17. {% cache 500 footer request.user.username %}
18.     <footer>
19.         
20.         <p>User: {{ request.user.username }}</p>
21.     </footer>
22. {% endcache %}

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4、其他

4.1 多个缓存后端

1. # settings.py
3. CACHES = {
4.     'default': {  # 默认缓存，通常使用速度较快的内存型缓存
5.         'BACKEND': 'django.core.cache.backends.locmem.LocMemCache',
6.         'LOCATION': 'unique-snowflake',
7.         'TIMEOUT': 300,  # 全局默认缓存时间（秒）
8.         'OPTIONS': {
9.             'MAX_ENTRIES': 1000,  # 最大缓存条目数
10.             'CULL_FREQUENCY': 3,   # 当缓存数达到MAX_ENTRIES时，删除1/CULL_FREQUENCY的缓存
11.         }
12.     },
13.     'special': {  # 另一个缓存配置，例如使用文件缓存
14.         'BACKEND': 'django.core.cache.backends.filebased.FileBasedCache',
15.         'LOCATION': '/var/tmp/django_special_cache',  # 缓存文件存放目录
16.         'TIMEOUT': 600,  # 此缓存后端的默认超时时间
17.     }
18.     }
19. }

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4.1.1 使用caches字典

django.core.cache模块提供了一个caches字典，通过缓存的别名（你在 CACHES中定义的键）来获取特定的缓存后端实例

1. from django.core.cache import caches
3. def my_view(request):
4.     # 获取别名为 'special' 的缓存后端
5.     special_cache = caches['special']
6.    
7.     # 使用该缓存进行操作
8.     value = special_cache.get('my_key')
9.     if value is None:
10.         value = get_expensive_data()  # 计算或获取昂贵的数据
11.         special_cache.set('my_key', value, timeout=300)  # 缓存5分钟
12.    
13.     # 同样，可以使用 'redis' 缓存
14.     redis_cache = caches['redis']
15.     redis_cache.set('redis_key', 'some_value')

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4.1.2 使用 using参数

许多 Django 的内置缓存工具（如 cache_page装饰器）和低级缓存 API 都支持 using参数来指定缓存别名。

1. from django.views.decorators.cache import cache_page
3. @cache_page(60 * 15, cache='special')  # 使用 'special' 缓存后端，缓存15分钟
4. def my_special_view(request):
5.     # ... 视图逻辑
6.     return HttpResponse("This view uses the 'special' cache.")

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4.1.3 故障转移与降级

当缓存不可用时，应用应能继续运行

1. from django.core.cache import caches
2. from django.core.cache.backends.base import InvalidCacheBackendError
4. def get_data_safely(key):
5.     try:
6.         # 首先尝试从 Redis 获取
7.         return caches['redis'].get(key)
8.     except (InvalidCacheBackendError, ConnectionError) as e:
9.         # 如果 Redis 不可用，回退到本地内存缓存或数据库
10.         logger.warning(f"Redis cache failed: {e}, falling back to default.")
11.         data = caches['default'].get(key)
12.         if data is None:
13.             data = get_data_from_db(key)
14.             caches['default'].set(key, data, timeout=60)
15.         return data

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4.2 缓存版本控制

Django底层的缓存框架原生支持版本控制。当设置或获取缓存值时，你可以提供一个版本号。缓存系统会存储该版本号，并且在检索时，只有当请求的版本号与缓存值的版本号完全匹配时，数据才会被返回。

1. from django.core.cache import cache
3. cache.set('my_key', 'some_value', timeout=None, version=2)
4. # 获取版本 2 的缓存值
5. cache.get('my_key', version=2)  # 返回 'some_value'
7. # 获取版本 1 的缓存值（如果存在）
8. cache.get('my_key', version=1)  # 返回 None，因为版本不匹配
10. # 增加缓存键的版本号（例如当数据结构发生变化时）
11. cache.incr_version('my_key', version=2)  # 将 'my_key' 的版本从 2 增加到 3
13. cache.get('my_key', version=3)  # 返回 some_value
15. cache.get('my_key', version=2)  # 返回 None
17. # 删除特定版本的缓存值
18. cache.delete('my_key', version=2)

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