PHP `APCu` / `Redis` 缓存：数据缓存、对象缓存与页面缓存策略

各位观众老爷们，大家好！我是今天的主讲人，江湖人称“代码老中医”。今天咱们不开药方，来聊聊PHP世界里的两大“神药”——APCu和Redis，看看它们在缓存这件事情上，是怎么起死回生的。

咱们今天要聊的主题是：PHP APCu / Redis 缓存：数据缓存、对象缓存与页面缓存策略。

缓存这玩意儿，就像咱们的银行卡，把常用的东西放里面，要用的时候直接取，省去了跑银行排队的麻烦。在Web开发中，缓存能大大提高网站的响应速度和减轻服务器的压力。没有缓存，你的网站就像蜗牛爬树，慢到让人怀疑人生。

那APCu和Redis，就像是两家银行，各有各的特色。咱们来好好盘盘它们。

第一章：APCu vs Redis：知己知彼，百战不殆

首先，咱们得搞清楚这两位“大佬”的背景和特性。

1. APCu：快刀斩乱麻的内存缓存

APCu (Alternative PHP Cache User Cache) 是一个PHP扩展，它主要用于缓存用户数据。简单来说，它就是一个PHP进程内的键值存储，数据直接存在内存里，读写速度飞快，就像你从口袋里掏钱一样方便。

优点：

快！快！快！ 因为直接操作内存，速度没得说。
简单易用。 配置简单，API也很友好，上手容易。

缺点：

进程内缓存。 意味着每个PHP进程都有一份自己的缓存数据。如果你的网站用的是多进程模式（比如PHP-FPM），那么不同进程之间的缓存是隔离的，无法共享。
重启就没了。 PHP进程重启或者服务器重启，缓存数据就灰飞烟灭了，就像你口袋里的钱被风吹走了。
容量有限。 受到服务器内存限制，能缓存的数据量有限。

适用场景：

缓存一些不经常变化，但又需要快速访问的数据，比如配置信息、少量静态数据。
单机环境或者不需要跨进程共享缓存的场景。

2. Redis：神通广大的远程缓存

Redis (Remote Dictionary Server) 是一个开源的、基于内存的数据结构存储系统。它不仅仅是一个缓存，还可以用作数据库、消息队列等等，功能强大到令人发指。它的数据可以持久化到硬盘，即使服务器重启，数据也不会丢失。

优点：

功能强大。 支持多种数据结构（字符串、哈希、列表、集合、有序集合），可以满足各种复杂的缓存需求。
数据持久化。 可以将数据持久化到硬盘，保证数据安全。
集群支持。 可以搭建Redis集群，实现高可用和横向扩展。
跨进程共享。 所有PHP进程可以共享同一个Redis实例，避免数据冗余。

缺点：

速度相对慢。 相比APCu，Redis需要通过网络进行通信，速度会慢一些。
配置复杂。 配置和维护Redis需要一定的经验。
引入了额外的依赖。 需要安装和维护Redis服务器。

适用场景：

需要跨进程共享缓存的场景。
需要持久化缓存数据的场景。
需要使用更复杂的数据结构和功能的场景。
高并发、大数据量的网站。

为了更直观地对比APCu和Redis，我们来个表格：

特性	APCu	Redis
存储位置	内存（进程内）	内存（独立服务器）
速度	非常快	相对较慢
数据持久化	无	支持
跨进程共享	不支持	支持
数据结构	键值对	支持多种数据结构
配置难度	简单	复杂
适用场景	单机，小数据量，快速访问，无需持久化	分布式，大数据量，复杂数据结构，需要持久化

第二章：数据缓存：让你的数据库喘口气

数据缓存是最常见的缓存方式。简单来说，就是把数据库查询结果缓存起来，下次再需要相同的数据时，直接从缓存中读取，避免重复查询数据库。

1. APCu 实现数据缓存

<?php

// 连接数据库（假设使用PDO）
$pdo = new PDO('mysql:host=localhost;dbname=test', 'root', 'password');

function getUserById(int $id): array
{
  $cacheKey = 'user:' . $id;

  // 尝试从缓存中获取数据
  $user = apcu_fetch($cacheKey);

  if ($user === false) {
    // 缓存未命中，查询数据库
    $stmt = $pdo->prepare('SELECT * FROM users WHERE id = :id');
    $stmt->execute([':id' => $id]);
    $user = $stmt->fetch(PDO::FETCH_ASSOC);

    if ($user) {
      // 将数据存入缓存，设置过期时间为60秒
      apcu_store($cacheKey, $user, 60);
    }
  }

  return $user;
}

// 获取ID为1的用户信息
$user = getUserById(1);

print_r($user);

?>

代码解释：

apcu_fetch($cacheKey)：尝试从APCu缓存中获取数据。如果缓存存在，则返回缓存数据；否则返回false。
apcu_store($cacheKey, $user, 60)：将数据存入APCu缓存，$cacheKey是缓存的键名，$user是要缓存的数据，60是缓存的过期时间（单位：秒）。

2. Redis 实现数据缓存

<?php

// 连接Redis
$redis = new Redis();
$redis->connect('127.0.0.1', 6379);

function getUserById(int $id): array
{
  $cacheKey = 'user:' . $id;

  // 尝试从缓存中获取数据
  $user = $redis->get($cacheKey);

  if ($user === false) {
    // 缓存未命中，查询数据库
    $pdo = new PDO('mysql:host=localhost;dbname=test', 'root', 'password');
    $stmt = $pdo->prepare('SELECT * FROM users WHERE id = :id');
    $stmt->execute([':id' => $id]);
    $user = $stmt->fetch(PDO::FETCH_ASSOC);

    if ($user) {
      // 将数据存入缓存，设置过期时间为60秒
      $redis->setex($cacheKey, 60, serialize($user)); // 注意：需要序列化数据
    }
  } else {
    // 从缓存中获取的数据是字符串，需要反序列化
    $user = unserialize($user);
  }

  return $user;
}

// 获取ID为1的用户信息
$user = getUserById(1);

print_r($user);

?>

代码解释：

$redis->get($cacheKey)：尝试从Redis缓存中获取数据。
$redis->setex($cacheKey, 60, serialize($user))：将数据存入Redis缓存，$cacheKey是缓存的键名，60是缓存的过期时间（单位：秒），serialize($user)是将PHP数组序列化成字符串，因为Redis只能存储字符串。
unserialize($user)：将从Redis缓存中获取的字符串反序列化成PHP数组。

注意事项：

Redis只能存储字符串，因此在缓存非字符串数据时，需要先进行序列化，读取时再进行反序列化。
缓存的键名要具有唯一性，避免冲突。
要设置合理的过期时间，避免缓存数据过期或一直占用内存。

3. 缓存策略的选择

数据缓存的策略有很多种，常见的有：

Cache-Aside (旁路缓存)： 这是最常用的策略，就是上面例子中使用的策略。应用先从缓存中读取数据，如果缓存未命中，则从数据库中读取数据，并将数据存入缓存。
Read-Through (读穿透)： 应用直接从缓存中读取数据，缓存负责从数据库中读取数据并更新缓存。
Write-Through (写穿透)： 应用直接将数据写入数据库，缓存负责更新缓存。
Write-Behind (写后)： 应用先将数据写入缓存，缓存异步地将数据写入数据库。

不同的策略适用于不同的场景，需要根据实际情况进行选择。一般来说，Cache-Aside策略是最常用的，也是最灵活的。

第三章：对象缓存：让你的代码飞起来

对象缓存是指将PHP对象缓存起来，避免重复创建对象，提高性能。

1. APCu 实现对象缓存

<?php

class User
{
  public $id;
  public $name;

  public function __construct(int $id, string $name)
  {
    $this->id = $id;
    $this->name = $name;
  }
}

function getUserObject(int $id): User
{
  $cacheKey = 'user_object:' . $id;

  // 尝试从缓存中获取对象
  $user = apcu_fetch($cacheKey);

  if ($user === false) {
    // 缓存未命中，创建对象
    $user = new User($id, 'User ' . $id);

    // 将对象存入缓存，设置过期时间为60秒
    apcu_store($cacheKey, $user, 60);
  }

  return $user;
}

// 获取ID为1的用户对象
$user = getUserObject(1);

echo 'User ID: ' . $user->id . PHP_EOL;
echo 'User Name: ' . $user->name . PHP_EOL;

?>

2. Redis 实现对象缓存

<?php

class User
{
  public $id;
  public $name;

  public function __construct(int $id, string $name)
  {
    $this->id = $id;
    $this->name = $name;
  }
}

function getUserObject(int $id): User
{
  $cacheKey = 'user_object:' . $id;

  // 尝试从缓存中获取对象
  $user = $redis->get($cacheKey);

  if ($user === false) {
    // 缓存未命中，创建对象
    $pdo = new PDO('mysql:host=localhost;dbname=test', 'root', 'password');
    $stmt = $pdo->prepare('SELECT * FROM users WHERE id = :id');
    $stmt->execute([':id' => $id]);
    $userData = $stmt->fetch(PDO::FETCH_ASSOC);

    if ($userData) {
      $user = new User($userData['id'], $userData['name']);
      // 将对象存入缓存，设置过期时间为60秒
      $redis->setex($cacheKey, 60, serialize($user)); // 注意：需要序列化对象
    }

  } else {
    // 从缓存中获取的数据是字符串，需要反序列化
    $user = unserialize($user);
  }

  return $user;
}

// 获取ID为1的用户对象
$user = getUserObject(1);

echo 'User ID: ' . $user->id . PHP_EOL;
echo 'User Name: ' . $user->name . PHP_EOL;

?>

注意事项：

和数据缓存一样，Redis缓存对象也需要进行序列化和反序列化。
对象缓存适用于创建代价较高的对象，比如需要从数据库中读取大量数据才能创建的对象。
要考虑对象之间的依赖关系，避免缓存过期导致数据不一致。

第四章：页面缓存：让你的网站秒开

页面缓存是指将整个HTML页面缓存起来，下次再访问相同的页面时，直接从缓存中读取，避免重复执行PHP代码和查询数据库。

1. APCu 实现页面缓存

<?php

// 页面缓存时间（单位：秒）
$cacheTime = 60;

// 缓存键名
$cacheKey = 'page:' . $_SERVER['REQUEST_URI'];

// 尝试从缓存中获取页面内容
$pageContent = apcu_fetch($cacheKey);

if ($pageContent === false) {
  // 缓存未命中，开始生成页面内容

  // 开启输出缓冲区
  ob_start();

  // 输出页面内容
  echo '<h1>Welcome to my website!</h1>';
  echo '<p>This is a cached page.</p>';
  echo '<p>Current time: ' . date('Y-m-d H:i:s') . '</p>';

  // 获取输出缓冲区的内容
  $pageContent = ob_get_contents();

  // 关闭输出缓冲区
  ob_end_clean();

  // 将页面内容存入缓存
  apcu_store($cacheKey, $pageContent, $cacheTime);

  // 输出页面内容
  echo $pageContent;

} else {
  // 缓存命中，直接输出页面内容
  echo $pageContent;
}

?>

2. Redis 实现页面缓存

<?php

// 页面缓存时间（单位：秒）
$cacheTime = 60;

// 缓存键名
$cacheKey = 'page:' . $_SERVER['REQUEST_URI'];

// 尝试从缓存中获取页面内容
$pageContent = $redis->get($cacheKey);

if ($pageContent === false) {
  // 缓存未命中，开始生成页面内容

  // 开启输出缓冲区
  ob_start();

  // 输出页面内容
  echo '<h1>Welcome to my website!</h1>';
  echo '<p>This is a cached page.</p>';
  echo '<p>Current time: ' . date('Y-m-d H:i:s') . '</p>';

  // 获取输出缓冲区的内容
  $pageContent = ob_get_contents();

  // 关闭输出缓冲区
  ob_end_clean();

  // 将页面内容存入缓存
  $redis->setex($cacheKey, $cacheTime, $pageContent);

  // 输出页面内容
  echo $pageContent;

} else {
  // 缓存命中，直接输出页面内容
  echo $pageContent;
}

?>

代码解释：

ob_start()：开启输出缓冲区，将PHP的输出内容缓存起来。
ob_get_contents()：获取输出缓冲区的内容。
ob_end_clean()：关闭输出缓冲区，并清空缓冲区的内容。
$_SERVER['REQUEST_URI']：获取当前请求的URI，作为缓存的键名。

注意事项：

页面缓存适用于静态页面或者变化频率较低的页面。
要考虑页面中包含的动态内容，比如用户登录状态、购物车信息等，避免缓存错误的信息。
可以使用ESI (Edge Side Includes) 技术，将页面中的动态内容和静态内容分开缓存。

第五章：缓存策略的选择：因地制宜，量体裁衣

缓存策略的选择是一个复杂的问题，需要根据实际情况进行综合考虑。

一般来说，可以考虑以下因素：

数据变化频率： 如果数据变化频率很高，那么缓存的意义不大，反而会增加维护成本。
数据访问频率： 如果数据访问频率很低，那么缓存的收益也不高。
数据大小： 如果数据量很大，那么缓存需要占用大量的内存空间。
服务器资源： 如果服务器资源有限，那么需要选择更轻量级的缓存方案。
业务需求： 不同的业务需求对缓存的要求也不同。

一些常见的缓存策略：

永不过期缓存： 适用于静态资源，比如图片、CSS、JS文件。
定时过期缓存： 适用于变化频率较低的数据，比如配置信息、新闻列表。
基于事件的缓存失效： 适用于变化频率较高的数据，比如用户数据、商品库存。当数据发生变化时，立即失效缓存。
LRU (Least Recently Used) 缓存： 淘汰最近最少使用的数据，保证缓存中存储的是最常用的数据。
LFU (Least Frequently Used) 缓存： 淘汰使用频率最低的数据。

总结：

APCu和Redis都是强大的缓存工具，选择哪个取决于你的具体需求。 APCu适合单机环境，快速缓存少量数据； Redis适合分布式环境，缓存大量数据，需要持久化和跨进程共享。

记住，缓存不是万能的，过度使用缓存可能会导致数据不一致和维护困难。合理使用缓存，才能让你的网站跑得更快，更稳！

好了，今天的讲座就到这里。感谢各位观众老爷的耐心观看！如果大家还有什么疑问，欢迎在评论区留言。我会尽力解答。

散会！

第一章：APCu vs Redis：知己知彼，百战不殆

1. APCu：快刀斩乱麻的内存缓存

2. Redis：神通广大的远程缓存

第二章：数据缓存：让你的数据库喘口气

1. APCu 实现数据缓存

2. Redis 实现数据缓存

3. 缓存策略的选择

第三章：对象缓存：让你的代码飞起来

1. APCu 实现对象缓存

2. Redis 实现对象缓存

第四章：页面缓存：让你的网站秒开

1. APCu 实现页面缓存

2. Redis 实现页面缓存

第五章：缓存策略的选择：因地制宜，量体裁衣

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