L2Cache

高性能 .NET 多级缓存框架

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L2Cache 是一个为 .NET 应用程序设计的现代化多级缓存库。它无缝融合本地内存缓存（L1）与 Redis 分布式缓存（L2），通过 区域化配置 与 可插拔策略 为高并发应用提供极速响应能力与极致的系统可靠性。

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✨ 核心特性

• 🚀 多级缓存架构

  • L1（内存）：基于 IMemoryCache，纳秒级访问，TTL 上限作为 Pub/Sub 丢消息时的一致性兜底。
  • L2（Redis）：基于 StackExchange.Redis，分布式共享，所有操作容忍连接故障（失败降级为未命中/纯内存模式）。
  • Pub/Sub 失效同步：L2 变更实时广播（带版本号去重），各节点清除对应 L1 缓存。

• 🧩 区域化配置 + 可插拔策略

  • 每个缓存区域（AddCache<TKey, TValue>(name, ...)）独立拥有 TTL、锁、空值缓存、失效广播等配置。
  • 策略接口全部可替换：Key 构建（IKeyBuilder）、过期（IExpiryPolicy）、锁（ILockPolicy）、空值（INullValuePolicy）、序列化（ICacheSerializer）、失效总线（ICacheInvalidationBus）、遥测（ITelemetryProvider）。

• ⚡ 高性能设计

  • 组合优于继承：无基类约束，注入 ICacheClient<TKey, TValue> 即用；回源逻辑通过 ILoader 解耦，天然支持 Scoped 依赖（如 DbContext）。
  • 批量操作 Pipeline 优化：BatchGet/BatchPut/BatchEvict 底层 Pipeline 合并网络往返。
  • 后台刷新：活跃 Key 按间隔自动刷新（优先采用 L2 最新值，避免回源风暴）。
  • 零浪费热路径：遥测未启用时无 tags 分配；固定类型失效消息使用 source-gen 序列化（较反射 -28% 分配）。

• 🛡️ 开箱即用的缓存防护

  • 防击穿：内存分段锁 + 分布式锁合并回源；锁超时自动降级为无锁直读（可用性优先）。
  • 防穿透：可选空值缓存（@@NULL@@ 哨兵 + 独立 TTL）。
  • 防雪崩：后台刷新 + TTL 上限兜底。

• 📊 全链路可观测性

  • OpenTelemetry 标准的 ActivitySource（Tracing）与 Meter（Metrics）。
  • 结构化操作日志（Debug 级命中日志带 IsEnabled 守卫，无日志开销）。

📚 文档中心

文档	说明
快速入门	从零开始集成 L2Cache
配置指南	全局与区域配置选项详解
API 参考	ICacheClient、ILoader 与策略接口说明
高级特性	锁机制、空值缓存、后台刷新与失效同步原理
遥测文档	OpenTelemetry 指标/链路接入与语义
架构设计	内部架构与模块划分

📦 安装

dotnet add package L2Cache

按需安装扩展包：

# 遥测（OpenTelemetry Metrics/Tracing）
dotnet add package L2Cache.Telemetry

# 序列化扩展
dotnet add package L2Cache.Serializers.Json      # System.Text.Json（默认）
dotnet add package L2Cache.Serializers.MemoryPack # 高性能二进制

🚀 快速上手

1. 注册服务

using L2Cache;
using L2Cache.Configuration;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddL2Cache(options =>
{
    options.UseLocalCache = true;   // 启用 L1 内存缓存
    options.UseRedis = true;        // 启用 L2 Redis 缓存
    options.Redis.ConnectionString = builder.Configuration.GetConnectionString("Redis");
})
.AddCache<int, ProductDto>("products", region =>
{
    region.DefaultTtl = TimeSpan.FromMinutes(30);
})
.WithLoader<ProductLoader>()       // 回源加载器（从 DI 解析，可注入 Scoped 依赖）
.WithBackgroundRefresh();          // 可选：后台刷新

2. 定义回源加载器

public class ProductLoader : ILoader<int, ProductDto>
{
    private readonly IProductRepository _repo;

    public ProductLoader(IProductRepository repo) => _repo = repo;

    public async Task<ProductDto?> LoadAsync(int key, CancellationToken cancellationToken = default)
        => await _repo.GetByIdAsync(key, cancellationToken);

    // 批量回源：真实场景可翻译为一条 IN 查询
    public async Task<Dictionary<int, ProductDto>> LoadManyAsync(
        IReadOnlyList<int> keys, CancellationToken cancellationToken = default)
        => await _repo.GetByIdsAsync(keys, cancellationToken);
}

3. 注入使用

[ApiController]
[Route("api/products")]
public class ProductsController : ControllerBase
{
    private readonly ICacheClient<int, ProductDto> _cache;

    public ProductsController(ICacheClient<int, ProductDto> cache) => _cache = cache;

    [HttpGet("{id}")]
    public async Task<ProductDto?> Get(int id)
        => await _cache.GetOrLoadAsync(id);   // 未命中自动回源并回填 L1/L2

    [HttpPut("{id}")]
    public async Task Put(int id, ProductDto dto)
        => await _cache.PutAsync(id, dto);    // 写入 L1 + L2 并广播失效

    [HttpDelete("{id}")]
    public async Task Delete(int id)
        => await _cache.EvictAsync(id);       // 移除并广播失效
}

🤝 贡献

欢迎提交 Issue 和 Pull Request！提交前请运行 dotnet test 确保全部通过。

📄 许可证

本项目采用 MIT 许可证。