Django 入门之缓存机制和序列化

1.缓存的简介

在动态网站中,用户所有的请求,服务器都会去数据库中进行相应的增,删,查,改,渲染模板,执行业务逻辑,最后生成用户看到的页面.

当一个网站的用户访问量很大的时候,每一次的的后台操作,都会消耗很多的服务端资源,所以必须使用缓存来减轻后端服务器的压力.

缓存是将一些常用的数据保存内存或者memcache中,在一定的时间内有人来访问这些数据时,则不再去执行数据库及渲染等操作,而是直接从内存或memcache的缓存中去取得数据,然后返回给用户.

2.Django提供了7种缓存方式

• 开发调试缓存
• 内存缓存
• 文件缓存
• 数据库缓存
• Memcache缓存(使用python-memcached模块)
• Memcache缓存(使用pylibmc模块)
• Redis缓存（依赖：pip3 install django-redis） 最主要的

经常使用的有文件缓存和Mencache缓存，最常用的是Redis（内存服务器，提供持久化，Mencache不提供持久化）

1.2 各种缓存配置

1.2.1 开发调试(此模式为开发调试使用,实际上不执行任何操作)

settings.py文件配置

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.dummy.DummyCache',  # 缓存后台使用的引擎
  'TIMEOUT': 300,          # 缓存超时时间（默认300秒，None表示永不过期，0表示立即过期）
  'OPTIONS':{
   'MAX_ENTRIES': 300,     # 最大缓存记录的数量（默认300）
   'CULL_FREQUENCY': 3,    # 缓存到达最大个数之后，剔除缓存个数的比例，即：1/CULL_FREQUENCY（默认3）
  },
 }
}

1.2.2 内存缓存(将缓存内容保存至内存区域中)

settings.py文件配置

CACHES = {
 'default': {
   'BACKEND': 'django.core.cache.backends.locmem.LocMemCache',  # 指定缓存使用的引擎
   'LOCATION': 'unique-snowflake',         # 写在内存中的变量的唯一值 
   'TIMEOUT':300,            # 缓存超时时间(默认为300秒,None表示永不过期)
   'OPTIONS':{
     'MAX_ENTRIES': 300,     # 最大缓存记录的数量（默认300）
     'CULL_FREQUENCY': 3,    # 缓存到达最大个数之后，剔除缓存个数的比例，即：1/CULL_FREQUENCY（默认3）
    }  
  }
}

1.2.3 文件缓存(把缓存数据存储在文件中)

settings.py文件配置

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.filebased.FileBasedCache', #指定缓存使用的引擎
  'LOCATION': '/var/tmp/django_cache',        #指定缓存的路径
  'TIMEOUT':300,              #缓存超时时间(默认为300秒,None表示永不过期)
  'OPTIONS':{
   'MAX_ENTRIES': 300,        # 最大缓存记录的数量（默认300）
   'CULL_FREQUENCY': 3,       # 缓存到达最大个数之后，剔除缓存个数的比例，即：1/CULL_FREQUENCY（默认3）
  }
 }   
}

1.2.4 数据库缓存(把缓存数据存储在数据库中)

settings.py文件配置

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.db.DatabaseCache',  # 指定缓存使用的引擎
  'LOCATION': 'cache_table',    # 数据库表    
  'OPTIONS':{
   'MAX_ENTRIES': 300,          # 最大缓存记录的数量（默认300）
   'CULL_FREQUENCY': 3,         # 缓存到达最大个数之后，剔除缓存个数的比例，即：1/CULL_FREQUENCY（默认3）
  }  
 }   
}

注意,创建缓存的数据库表使用的语句:

python manage.py createcachetable

1.2.5 Memcache缓存(使用python-memcached模块连接memcache)

Memcached是Django原生支持的缓存系统.要使用Memcached,需要下载Memcached的支持库python-memcached或pylibmc.

settings.py文件配置

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache', # 指定缓存使用的引擎
  'LOCATION': '192.168.10.100:11211',         # 指定Memcache缓存服务器的IP地址和端口
  'OPTIONS':{
   'MAX_ENTRIES': 300,         # 最大缓存记录的数量（默认300）
   'CULL_FREQUENCY': 3,        # 缓存到达最大个数之后，剔除缓存个数的比例，即：1/CULL_FREQUENCY（默认3）
  }
 }
}

LOCATION也可以配置成如下:

'LOCATION': 'unix:/tmp/memcached.sock',   # 指定局域网内的主机名加socket套接字为Memcache缓存服务器
'LOCATION': [         # 指定一台或多台其他主机ip地址加端口为Memcache缓存服务器
 '192.168.10.100:11211',
 '192.168.10.101:11211',
 '192.168.10.102:11211',
]

1.2.6 Memcache缓存(使用pylibmc模块连接memcache)

# settings.py文件配置
 CACHES = {
  'default': {
   'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.PyLibMCCache',  # 指定缓存使用的引擎
   'LOCATION':'192.168.10.100:11211',       # 指定本机的11211端口为Memcache缓存服务器
   'OPTIONS':{
    'MAX_ENTRIES': 300,        # 最大缓存记录的数量（默认300）
    'CULL_FREQUENCY': 3,       # 缓存到达最大个数之后，剔除缓存个数的比例，即：1/CULL_FREQUENCY（默认3）
   },  
  }
 }

LOCATION也可以配置成如下:

'LOCATION': '/tmp/memcached.sock',  # 指定某个路径为缓存目录
'LOCATION': [       # 分布式缓存,在多台服务器上运行Memcached进程,程序会把多台服务器当作一个单独的缓存,而不会在每台服务器上复制缓存值
 '192.168.10.100:11211',
 '192.168.10.101:11211',
 '192.168.10.102:11211',
]

Memcached是基于内存的缓存,数据存储在内存中.所以如果服务器死机的话,数据就会丢失,所以Memcached一般与其他缓存配合使用

1.2.7 Redis缓存（依赖：pip3 install django-redis）

# settings.py文件配置
CACHES = {
    "default": {
        "BACKEND": "django_redis.cache.RedisCache",
        "LOCATION": "redis://127.0.0.1:6379",
        "OPTIONS": {
            "CLIENT_CLASS": "django_redis.client.DefaultClient",
            "CONNECTION_POOL_KWARGS": {"max_connections": 100}
            # "PASSWORD": "密码",
        }
    }
}

如果想在其他页面中使用Redis

from django_redis import get_redis_connection
conn = get_redis_connection("default")

1.3 Django中的缓存应用

Django提供了不同粒度的缓存,可以缓存某个页面,可以只缓存一个页面的某个部分,甚至可以缓存整个网站.

1.3.1 单独视图使用

视图：

from django.views.decorators.cache import cache_page
import time
from .models import *

# 方式一，在view中设置
@cache_page(15)        # 超时时间为15秒
def index(request):
   t=time.time()       # 获取当前时间
   bookList=Book.objects.all()
   return render(request,"index.html",locals())

# 方式二，在url中设置：
   urlpatterns = [
       url(r'^foo/([0-9]{1,2})/$', cache_page(60 * 15)(index)),
    ]

1.3.2 全站使用缓存

既然是全站缓存,当然要使用Django中的中间件.

用户的请求通过中间件,经过一系列的认证等操作,如果请求的内容在缓存中存在,则使用FetchFromCacheMiddleware获取内容并返回给用户

当返回给用户之前,判断缓存中是否已经存在,如果不存在,则UpdateCacheMiddleware会将缓存保存至Django的缓存之中,以实现全站缓存

缓存整个站点，是最简单的缓存方法
在 MIDDLEWARE_CLASSES 中加入 “update” 和 “fetch” 中间件
MIDDLEWARE_CLASSES = (
    ‘django.middleware.cache.UpdateCacheMiddleware’, #第一
    'django.middleware.common.CommonMiddleware',
    ‘django.middleware.cache.FetchFromCacheMiddleware’, #最后
)
“update” 必须配置在第一个
“fetch” 必须配置在最后一个

修改settings.py配置文件

MIDDLEWARE_CLASSES = (
    'django.middleware.cache.UpdateCacheMiddleware',   #响应HttpResponse中设置几个headers
    'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
    'django.middleware.common.CommonMiddleware',
    'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',
    'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',
    'django.contrib.auth.middleware.SessionAuthenticationMiddleware',
    'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',
    'django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware',
    'django.middleware.security.SecurityMiddleware',
    'django.middleware.cache.FetchFromCacheMiddleware',   #用来缓存通过GET和HEAD方法获取的状态码为200的响应
)
CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS=10  # 缓存时间
CACHE_MIDDLEWARE_ALIAS = ""
CACHE_MIDDLEWARE_KEY_PREFIX = ""

1.3.3 局部视图缓存

例子,刷新页面时,整个网页有一部分实现缓存

views视图函数

from django.views.decorators.cache import cache_page
import time
from .models import *

def index(request):
     t=time.time()      #获取当前时间
     bookList=Book.objects.all()
     return render(request,"index.html",locals())

模板(index.html):

{% load cache %}  # 引入TemplateTag
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
</head>
<body>
 <h3 style="color: green">不缓存:-----{{ t }}</h3>

{% cache 2 'name' %}  # 使用缓存 2 为缓存时间，name 为缓存存入的k
 <h3>缓存:-----:{{ t }}</h3>
{% endcache %}

</body>
</html>

五 Django的序列化

关于Django中的序列化主要应用在将数据库中检索的数据返回给客户端用户，特别的Ajax请求一般返回的为Json格式。

1、serializers ，使用Django自己提供的模块

from django.core import serializers

ret = models.BookType.objects.all()
data = serializers.serialize("json", ret)

2、json.dumps，先把数据处理成我们想要的格式，然后使用json模块

import json

#ret = models.BookType.objects.all().values('caption')
ret = models.BookType.objects.all().values_list('caption')
ret=list(ret)
result = json.dumps(ret)

由于json.dumps时无法处理datetime日期，所以可以通过自定义处理器来做扩展，如：

import json
from datetime import date
from datetime import datetime

d=datetime.now()
class JsonCustomEncoder(json.JSONEncoder):
    def default(self, field):
        if isinstance(field, datetime):
            return field.strftime('%Y-%m-%d %H:%M---%S')
        elif isinstance(field, date):
            return field.strftime('%Y-%m-%d')
        else:
            return json.JSONEncoder.default(self, field)

ds = json.dumps(d, cls=JsonCustomEncoder)
print(ds)
print(type(ds))
'''
Supports the following objects and types by default: 对应关系
    +-------------------+---------------+
    | Python            | JSON          |
    +===================+===============+
    | dict              | object        |
    +-------------------+---------------+
    | list, tuple       | array         |
    +-------------------+---------------+
    | str               | string        |
    +-------------------+---------------+
    | int, float        | number        |
    +-------------------+---------------+
    | True              | true          |
    +-------------------+---------------+
    | False             | false         |
    +-------------------+---------------+
    | None              | null          |
    +-------------------+---------------+