缓存是 Web 开发中提高应用性能和响应速度的重要手段。在 Django5 中，缓存机制可以显著减少数据库查询、视图渲染、外部 API 调用等操作的开销，从而提高应用的响应速度和可扩展性。本章将详细介绍 Django5 的缓存框架，讲解如何配置和使用缓存机制来优化应用。
11.1 缓存的基本概念
缓存是一种通过存储数据副本来减少对计算资源或存储资源的需求，从而提高应用程序性能的技术。在 Web 开发中，常见的缓存类型包括：
- 页面缓存：将整个页面的输出结果存储在缓存中，避免重复渲染。
- 模板缓存：将模板部分的渲染结果存储在缓存中，以减少重复计算。
- 数据库查询缓存：将查询结果缓存，避免重复访问数据库。
- 文件缓存：将文件内容缓存，减少磁盘 I/O 操作。
- API 缓存：将外部 API 的请求结果缓存，减少网络延迟。
Django 提供了多种缓存后端，可以使用内存、数据库、文件系统、Memcached、Redis 等多种方式来存储缓存。
11.2 Django5 缓存框架的配置
Django 的缓存框架非常灵活，可以支持多种缓存存储方案。首先，在 settings.py 中进行缓存的配置。
11.2.1 配置缓存后端
Django 默认使用内存缓存，如果希望使用其他缓存后端（如 Memcached、Redis 或数据库），需要在 settings.py 中配置缓存后端。
1. 使用内存缓存（默认缓存）
# settings.py
CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.locmem.LocMemCache', # 内存缓存
}
}LocMemCache：默认的内存缓存后端，适用于小型项目和开发环境。
2. 使用 Memcached 缓存
# settings.py
CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache', # Memcached 缓存
'LOCATION': '127.0.0.1:11211', # Memcached 服务地址
}
}MemcachedCache：使用 Memcached 缓存，适用于大规模应用，具有高并发性能。
3. 使用 Redis 缓存
# settings.py
CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django_redis.cache.RedisCache', # Redis 缓存
'LOCATION': 'redis://127.0.0.1:6379/1', # Redis 服务地址，数据库 1
}
}django_redis.cache.RedisCache：使用 Redis 缓存，适合高性能和分布式环境。
4. 使用数据库缓存
# settings.py
CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.db.DatabaseCache', # 数据库缓存
'LOCATION': 'django_cache_table', # 用于存储缓存数据的数据库表名
}
}DatabaseCache：将缓存存储在数据库中，适合数据持久化需求，但性能相对较低。
11.2.2 缓存过期时间与策略
Django 缓存还提供了配置缓存过期时间的方法，可以通过 TIMEOUT 参数设置缓存过期时间。
# 缓存过期时间设置为 60 秒
cache.set('my_key', 'my_value', timeout=60)timeout：设置缓存的过期时间，单位为秒。如果不设置，缓存将永久有效。
11.3 缓存操作方法
在 Django 中，我们可以通过 django.core.cache 模块提供的 API 来执行缓存操作。常用的缓存操作包括：设置缓存、获取缓存、删除缓存、清除缓存等。
11.3.1 设置缓存
使用 cache.set() 方法可以将数据存储到缓存中。
from django.core.cache import cache
# 设置缓存，键为 'my_key'，值为 'my_value'，过期时间为 60 秒
cache.set('my_key', 'my_value', timeout=60)- cache.set()：将数据存入缓存。
- key: 缓存的键
- value: 缓存的值
- timeout: 缓存过期时间，单位为秒，默认为 None（永不过期）
11.3.2 获取缓存
使用 cache.get() 方法可以从缓存中获取数据。如果缓存不存在，返回 None。
# 获取缓存
value = cache.get('my_key')
if value:
print(f"缓存值：{value}")
else:
print("缓存不存在")- cache.get()：获取缓存中的数据。
- key: 缓存的键
- 返回值：缓存的值，若缓存不存在则返回 None
11.3.3 删除缓存
使用 cache.delete() 方法可以删除缓存中的某个键值对。
# 删除缓存
cache.delete('my_key')cache.delete()：删除指定的缓存键。
11.3.4 清除所有缓存
使用 cache.clear() 方法可以清除所有的缓存。
# 清除所有缓存
cache.clear()cache.clear()：清除所有缓存键。
11.4 Django5 的缓存应用场景
11.4.1 页面缓存
页面缓存可以将整个视图的输出结果缓存，避免重复渲染。可以使用 cache_page 装饰器来实现页面缓存。
from django.views.decorators.cache import cache_page
from django.shortcuts import render
@cache_page(60 * 15) # 缓存页面 15 分钟
def my_view(request):
return render(request, 'my_template.html')@cache_page()：这是一个装饰器，用于缓存整个视图的输出。timeout 参数指定缓存的过期时间（以秒为单位）。
11.4.2 模板缓存
模板缓存可以将模板渲染的结果缓存，减少模板渲染的开销。可以使用 {% cache %} 标签来缓存模板部分。
{% load cache %}
{% cache 600 some_unique_key %}
<!-- 这部分会被缓存 10 分钟 -->
<h1>最新内容</h1>
{% endcache %}{% cache %}：这是一个模板标签，用于缓存模板的部分内容。
11.4.3 查询集缓存
对于频繁访问的数据库查询，可以使用缓存来存储查询结果，减少数据库查询次数。
from django.core.cache import cache
from myapp.models import Product
def get_products():
# 检查缓存中是否已有数据
products = cache.get('products_list')
if not products:
# 如果缓存不存在，则查询数据库并缓存
products = Product.objects.all()
cache.set('products_list', products, timeout=60 * 15) # 缓存 15 分钟
return products- cache.get()：首先检查缓存是否有该查询集。
- cache.set()：如果缓存不存在，则从数据库查询数据并将结果缓存。
11.4.4 用户认证缓存
可以缓存用户的认证信息，避免每次请求都进行认证。
from django.core.cache import cache
from myapp.models import Product
def get_products():
# 检查缓存中是否已有数据
products = cache.get('products_list')
if not products:
# 如果缓存不存在，则查询数据库并缓存
products = Product.objects.all()
cache.set('products_list', products, timeout=60 * 15) # 缓存 15 分钟
return products- cache.set()：缓存用户的登录状态。
小结
本章详细介绍了 Django5 的缓存机制，包括如何配置缓存后端、常见的缓存操作方法、缓存的应用场景等。通过使用 Django5 的缓存功能，可以显著提高应用的性能和响应速度，减少对数据库和外部 API 的频繁请求，从而提升用户体验和系统的可扩展性。缓存的灵活性和高效性使得它在现代 Web 开发中不可或缺。