Caching

O uso do cache é muito fácil em Nette, enquanto que ele também cobre necessidades de cache muito avançadas. Ele é projetado para desempenho e 100% de durabilidade. Basicamente, você encontrará adaptadores para o armazenamento backend mais comum. Permite a invalidação baseada em tags, proteção de carimbos de cache, expiração de tempo, etc.

Instalação

Baixe e instale o pacote usando o Composer:

composer require nette/caching

Utilização básica

O centro de trabalho com o cache é o objeto Nette\Caching\Cache. Criamos sua instância e passamos o chamado armazenamento para o construtor como parâmetro. Que é um objeto que representa o local onde os dados serão armazenados fisicamente (banco de dados, Memcached, arquivos em disco, …). Você obtém o objeto de armazenamento passando-o usando a injeção de dependência com o tipo Nette\Caching\Storage. Você encontrará tudo o que é essencial na seção Armazenamento.

Na versão 3.0, a interface ainda tinha o I prefix, so the name was Nette\Caching\IStorage. Além disso, as constantes da classe Cache foram capitalizadas, portanto, por exemplo Cache::EXPIRE em vez de Cache::Expire.

Para os exemplos a seguir, suponha que tenhamos um pseudônimo Cache e um armazenamento na variável $storage.

use Nette\Caching\Cache;

$storage = /* ... */; // instância de armazenamento Nette

O cache é, na verdade, uma loja de valores-chave, portanto, lemos e escrevemos dados sob chaves, assim como as matrizes associativas. As aplicações consistem em várias partes independentes, e se todas elas usassem um armazenamento (para idéia: um diretório em um disco), mais cedo ou mais tarde haveria uma colisão de chaves. O Nette Framework resolve o problema dividindo o espaço inteiro em espaços de nomes (subdiretórios). Cada parte do programa utiliza então seu próprio espaço com um nome único e nenhuma colisão pode ocorrer.

O nome do espaço é especificado como o segundo parâmetro do construtor da classe Cache:

$cache = new Cache($storage, 'Full Html Pages');

Agora podemos usar o objeto $cache para ler e escrever a partir do cache. O método load() é usado para ambos. O primeiro argumento é a chave e o segundo é a chamada de retorno do PHP, que é chamada quando a chave não é encontrada no cache. A chamada de retorno gera um valor, devolve-o e o armazena em cache:

$value = $cache->load($key, function () use ($key) {
	$computedValue = /* ... */; // cálculos pesados
	return $computedValue;
});

Se o segundo parâmetro não for especificado $value = $cache->load($key), o null é devolvido se o item não estiver no cache.

O grande problema é que quaisquer estruturas serializáveis podem ser colocadas em cache, não apenas cordas. E o mesmo se aplica às chaves.

O item é removido do cache usando o método remove():

$cache->remove($key);

Você também pode armazenar um item usando o método $cache->save($key, $value, array $dependencies = []). Entretanto, o método acima usando load() é o preferido.

Memoization

Memoization significa memorizar o resultado de uma função ou método para que você possa usá-lo da próxima vez em vez de calcular a mesma coisa repetidamente.

Os métodos e funções podem ser chamados de memotize utilizando call(callable $callback, ...$args):

$result = $cache->call('gethostbyaddr', $ip);

A função gethostbyaddr() é chamada apenas uma vez para cada parâmetro $ip e na próxima vez o valor do cache será devolvido.

Também é possível criar uma embalagem memorizada para um método ou função que pode ser chamada mais tarde:

function factorial($num)
{
	return /* ... */;
}

$memoizedFactorial = $cache->wrap('factorial');

$result = $memoizedFactorial(5); // conta-o
$result = $memoizedFactorial(5); // devolve-o do cache

Expiração & Invalidação

Com o cache, é necessário abordar a questão de que alguns dos dados salvos anteriormente se tornarão inválidos com o tempo. Nette Framework fornece um mecanismo, como limitar a validade dos dados e como apagá-los de forma controlada („invalidá-los“, usando a terminologia do framework).

A validade dos dados é definida no momento da gravação usando o terceiro parâmetro do método save(), por exemplo:

$cache->save($key, $value, [
	$cache::Expire => '20 minutes',
]);

Ou usando o parâmetro $dependencies passado por referência ao retorno de chamada no método load(), por exemplo:

$value = $cache->load($key, function (&$dependencies) {
	$dependencies[Cache::Expire] = '20 minutes';
	return /* ... */;
});

Ou usando o 3º parâmetro no método load(), por exemplo

$value = $cache->load($key, function () {
	return ...;
}, [Cache::Expire => '20 minutes']);

Nos exemplos a seguir, assumiremos a segunda variante e, portanto, a existência de uma variável $dependencies.

Validade

A expiração mais simples é o limite de tempo. Veja aqui como armazenar dados válidos por 20 minutos:

// também aceita o número de segundos ou o timestamp UNIX
$dependencies[Cache::Expire] = '20 minutes';

Se quisermos prolongar o período de validade com cada leitura, isto pode ser conseguido desta forma, mas cuidado, isto aumentará a sobrecarga do cache:

$dependencies[Cache::Sliding] = true;

A opção útil é a capacidade de deixar os dados expirarem quando um determinado arquivo é alterado ou um de vários arquivos. Isto pode ser usado, por exemplo, para armazenar os dados resultantes da procissão destes arquivos. Use caminhos absolutos.

$dependencies[Cache::Files] = '/caminho/para/dados.yaml';
// ou
$dependencies[Cache::Files] = ['/caminho/para/dados1.yaml', '/caminho/para/dados2.yaml'];

Podemos deixar um item no cache expirar quando outro item (ou um de vários outros) expirar. Isto pode ser usado quando armazenamos a página HTML inteira e fragmentos dela em cache sob outras chaves. Uma vez que o snippet muda, a página inteira se torna inválida. Se tivermos fragmentos armazenados sob chaves como frag1 e frag2, nós usaremos:

$dependencies[Cache::Items] = ['frag1', 'frag2'];

A expiração também pode ser controlada usando funções personalizadas ou métodos estáticos, que sempre decidem ao ler se o item ainda é válido. Por exemplo, podemos deixar o item expirar sempre que a versão PHP mudar. Criaremos uma função que compara a versão atual com o parâmetro, e ao salvar adicionaremos um array na forma [function name, ...arguments] para as dependências:

function checkPhpVersion($ver): bool
{
	return $ver === PHP_VERSION_ID;
}

$dependencies[Cache::Callbacks] = [
	['checkPhpVersion', PHP_VERSION_ID] // expira quando checkPhpVersion(...) === falso
];

Naturalmente, todos os critérios podem ser combinados. O cache então expira quando pelo menos um critério não é atendido.

$dependencies[Cache::Expire] = '20 minutes';
$dependencies[Cache::Files] = '/path/to/data.yaml';

Invalidação usando etiquetas

As etiquetas são uma ferramenta de invalidação muito útil. Podemos atribuir uma lista de tags, que são strings arbitrárias, a cada item armazenado no cache. Por exemplo, suponha que tenhamos uma página HTML com um artigo e comentários, que desejamos que seja armazenada em cache. Assim, especificamos as tags ao salvar em cache:

$dependencies[Cache::Tags] = ["article/$articleId", "comments/$articleId"];

Agora, vamos passar para a administração. Aqui temos um formulário para a edição de artigos. Junto com salvar o artigo em um banco de dados, chamamos o comando clean(), que apagará os artigos em cache por tag:

$cache->clean([
	$cache::Tags => ["article/$articleId"],
]);

Da mesma forma, no lugar de acrescentar um novo comentário (ou editar um comentário), não esqueceremos de invalidar a etiqueta relevante:

$cache->clean([
	$cache::Tags => ["comments/$articleId"],
]);

O que conseguimos? Que nosso cache HTML será invalidado (excluído) sempre que o artigo ou comentários forem alterados. Ao editar um artigo com ID = 10, a tag article/10 é forçada a ser invalidada e a página HTML com a tag é excluída do cache. O mesmo acontece quando você insere um novo comentário sob o artigo relevante.

As etiquetas exigem o Journal.

Invalidação por Prioridade

Podemos definir a prioridade para itens individuais no cache, e será possível apagá-los de forma controlada quando, por exemplo, o cache exceder um determinado tamanho:

$dependencies[Cache::Priority] = 50;

Eliminar todos os itens com prioridade igual ou inferior a 100:

$cache->clean([
	$cache::Priority => 100,
]);

As prioridades exigem o chamado Diário.

Cache claro

O parâmetro Cache::All limpa tudo:

$cache->clean([
	$cache::All => true,
]);

Leitura a granel

Para leitura e escrita em massa em cache, é usado o método bulkLoad(), onde passamos uma série de chaves e obtemos uma série de valores:

$values = $cache->bulkLoad($keys);

O método bulkLoad() funciona de forma semelhante ao load() com o segundo parâmetro de retorno de chamada, para o qual a chave do item gerado é passada:

$values = $cache->bulkLoad($keys, function ($key, &$dependencies) {
	$computedValue = /* ... */; // cálculos pesados
	return $computedValue;
});

Uso com o PSR-16

Para usar o Nette Cache com a interface PSR-16, você pode utilizar o site PsrCacheAdapter. Ele permite uma integração perfeita entre o Nette Cache e qualquer código ou biblioteca que espere um cache compatível com PSR-16.

$psrCache = new Nette\Bridges\Psr\PsrCacheAdapter($storage);

Agora você pode usar o $psrCache como um cache PSR-16:

$psrCache->set('key', 'value', 3600); // armazena o valor por 1 hora
$value = $psrCache->get('key', 'default');

O adaptador suporta todos os métodos definidos no PSR-16, incluindo getMultiple(), setMultiple() e deleteMultiple().

Caching de saída

A saída pode ser capturada e armazenada em cache de forma muito elegante:

if ($capture = $cache->capture($key)) {

	echo ... // imprimir alguns dados

	$capture->end(); // salvar a saída para o cache
}

Caso a saída já esteja presente no cache, o método capture() imprime-a e retorna null, de modo que a condição não será executada. Caso contrário, ele começa a armazenar a saída e retorna o objeto $capture, usando o qual finalmente salvamos os dados no cache.

Na versão 3.0, o método foi chamado $cache->start().

Caching em Latte

O cache em modelos Latte é muito fácil, basta embrulhar parte do modelo com tags {cache}...{/cache}. O cache é automaticamente invalidado quando o modelo fonte muda (incluindo quaisquer modelos incluídos dentro das tags {cache} ). As tags {cache} podem ser aninhadas, e quando um bloco aninhado é invalidado (por exemplo, por uma tag), o bloco pai também é invalidado.

Na etiqueta é possível especificar as chaves às quais o cache será vinculado (aqui a variável $id) e definir as etiquetas de expiração e invalidação

{cache $id, expire: '20 minutes', tags: [tag1, tag2]}
	...
{/cache}

Todos os parâmetros são opcionais, portanto não é necessário especificar a expiração, etiquetas ou chaves.

O uso do cache também pode ser condicionado por if – o conteúdo será então armazenado em cache somente se a condição for atendida:

{cache $id, if: !$form->isSubmitted()}
	{$form}
{/cache}

Armazenagens

Um armazenamento é um objeto que representa o local onde os dados são fisicamente armazenados. Podemos usar um banco de dados, um servidor Memcached ou o armazenamento mais disponível, que são arquivos em disco.

Você obtém o objeto de armazenamento passando-o usando a injeção de dependência com o tipo Nette\Caching\Storage. Por padrão, a Nette fornece um objeto FileStorage que armazena dados em uma subpasta cache no diretório para arquivos temporários.

Você pode alterar o armazenamento na configuração:

services:
	cache.storage: Nette\Caching\Storages\DevNullStorage

FileStorage

Escreve o cache em arquivos em disco. O armazenamento Nette\Caching\Storages\FileStorage é muito bem otimizado para o desempenho e, acima de tudo, garante a atomicidade total das operações. O que isso significa? Que ao usar o cache, não pode acontecer que lemos um arquivo que ainda não tenha sido completamente escrito por outro fio, ou que alguém o apagaria „sob suas mãos“. O uso do cache é, portanto, completamente seguro.

Este armazenamento também tem uma importante característica incorporada que impede um aumento extremo no uso da CPU quando o cache é limpo ou frio (ou seja, não criado). Isto é prevenção de "debandada do cache:https://en.wikipedia.org/…che_stampede ". Acontece que em um momento há várias solicitações simultâneas que querem a mesma coisa do cache (por exemplo, o resultado de uma consulta SQL cara) e, como não está em cache, todos os processos começam a executar a mesma consulta SQL. A carga do processador é multiplicada e pode até acontecer que nenhuma thread possa responder dentro do limite de tempo, o cache não é criado e a aplicação trava. Felizmente, o cache em Nette funciona de tal forma que quando há várias solicitações simultâneas para um item, ele é gerado apenas pelo primeiro thread, os outros esperam e depois usam o resultado gerado.

Exemplo de criação de um FileStorage:

// o armazenamento será o diretório '/caminho/para/temp' no disco
$storage = new Nette\Caching\Storages\FileStorage('/path/to/temp');

MemcachedStorage

O servidor Memcached é um sistema de armazenamento distribuído de alto desempenho cujo adaptador é Nette\Caching\Storages\MemcachedStorage. Na configuração, especifique o endereço IP e a porta, caso seja diferente do padrão 11211.

Requer extensão PHP memcached.

services:
	cache.storage: Nette\Caching\Storages\MemcachedStorage('10.0.0.5')

MemoryStorage

Nette\Caching\Storages\MemoryStorage é um armazenamento que armazena dados em uma matriz PHP e, portanto, se perde quando a solicitação é encerrada.

SQLiteStorage

O banco de dados SQLite e o adaptador Nette\Caching\Storages\SQLiteStorage oferecem uma maneira de fazer o cache em um único arquivo em disco. A configuração irá especificar o caminho para este arquivo.

Requer extensões PHP pdo e pdo_sqlite.

services:
	cache.storage: Nette\Caching\Storages\SQLiteStorage('%tempDir%/cache.db')

DevNullStorage

Uma implementação especial de armazenamento é Nette\Caching\Storages\DevNullStorage, que na verdade não armazena dados de forma alguma. Portanto, é adequado para testes se quisermos eliminar o efeito do cache.

Usando Cache em Código

Ao utilizar o cache em código, você tem duas maneiras de fazer isso. A primeira é que você obtém o objeto de armazenamento passando-o usando a injeção de dependência e depois cria um objeto Cache:

use Nette;

class ClassOne
{
	private Nette\Caching\Cache $cache;

	public function __construct(Nette\Caching\Storage $storage)
	{
		$this->cache = new Nette\Caching\Cache($storage, 'my-namespace');
	}
}

A segunda maneira é que você obtenha o objeto de armazenamento Cache:

class ClassTwo
{
	public function __construct(
		private Nette\Caching\Cache $cache,
	) {
	}
}

O objeto Cache é então criado diretamente na configuração como se segue:

services:
	- ClassTwo( Nette\Caching\Cache(namespace: 'my-namespace') )

Jornal

A Nette armazena etiquetas e prioridades em uma chamada revista. Por padrão, SQLite e arquivo journal.s3db são usados para isso, e São necessárias extensões PHP pdo e pdo_sqlite.

Você pode alterar a configuração da revista:

services:
	cache.journal: MyJournal

Serviços DI

Esses serviços são adicionados ao contêiner DI:

Desativação do cache

Uma das maneiras de desativar o cache no aplicativo é definir o armazenamento como DevNullStorage:

services:
	cache.storage: Nette\Caching\Storages\DevNullStorage

Essa configuração não afeta o armazenamento em cache dos modelos no Latte ou no contêiner DI, pois essas bibliotecas não usam os serviços do nette/caching e gerenciam seu cache de forma independente. Além disso, seu cache não precisa ser desativ ado no modo de desenvolvimento.