Yii Framework: Aumentando a performace com web Caching

� v�lido lembrar que cache �, por defini��o, um meio de armazenamento vol�til. Os dados guardados em cache podem ser perdidos mesmo antes que expirem. Portanto, n�o devemos utilizar cache quando necessitarmos que os dados sejam persistentes.

Caching � uma maneira r�pida de acelerar e aumentar a performance de aplica��es Web. Nessa t�cnica � armazenado em cache dados que n�o sofrer�o mudan�as, ou seja, dados est�ticos, e ficaram a disposi��o para serem utilizados quando forem requisitados, dessa forma economizaremos o tempo necess�rio para ger�-los.

Durante esse artigo iremos aprender como podemos configurar e acessar um componente de cache no Yii.

O Yii oferece diversos componentes de cache que podem ser utilizados para armazenar dados nos mais diversos meios:

CMemCache: pode ser utilizado para encapsular a extens�o memcache do PHP e utiliza a mem�ria como meio para armazenar os dados. A PHP memcache � o modulo PHP que fornece a rela��o procedural e orientada a objetos, necess�rio para o memcached, que foi especialmente projetado para diminuir a carga de dados armazenados no banco de dados das aplica��es web;
CApcCache: utiliza a extens�o PHP APC (Alternative PHP Cache), que faz cache em mem�ria a partir de uma chave fornecida previamente. Al�m dela, devem ser informados quais os dados a serem salvos e por quanto tempo devem ser mantidos em cache;
CXCache: componente dispon�vel a partir da vers�o 1.0.1, utiliza a extens�o PHP XCache, que � um gerenciador de cache que armazena os scripts PHP em opcode para um futuro uso. Possui um alto desempenho de velocidade, por isso � muito utilizado no mundo em servidores de alta demanda;
CEAcceleratorCache: utiliza a extens�o PHP EAccelerator, que armazena scripts PHP em cache de forma a acelerar a execu��o do programa.
CDbCache: armazena os dados em uma tabela do banco de dados. Essa extens�o utiliza como padr�o o banco de dados SQLite3 e ao ser utilizada ir� criar um banco de dados no diret�rio runtime de sua aplica��o. Voc� pode utilizar a propriedade connectionID para especificar explicitamente o banco de dados.
CZendDataCache: componente dispon�vel a partir da vers�o 1.0.4. Utiliza o Zend Data Cache como meio de armazenamento, que � um componente que disponibiliza um lugar para salvar dados em cache, inclusive entre aplica��es no mesmo servidor.
CFileCache: Componente dispon�vel a partir da vers�o 1.0.6., utiliza arquivos para armazenar os dados em cache, m�todo muito �til para armazenar grandes quantidades de dados em cache (um exemplo seria o armazenamento de uma p�gina web inteira).
CDummyCache: Componente dispon�vel a partir da vers�o 1.0.5. Esse componente n�o realiza um caching de fato, pode ser considerado um cache falso. Possui o objetivo de simplificar o desenvolvimento de c�digo que necessita trabalhar com dados em cache. Por exemplo, quando iniciamos o desenvolvimento de uma nova aplica��o que precisa trabalhar com cache ou ainda quando o servidor atual n�o possui suporte a cache, podemos utilizar esse componente. Nos dois casos podemos utilizar o Yii::app()->cache->get($key)para recuperar dados do cache.

Todos os componentes citados s�o derivados da classe CCache, portanto voc� pode alterar o tipo de cache sem modificar o c�digo que eles utilizam.

Existem v�rios n�veis de caching, sendo o n�vel mais alto utilizado para armazenar dados que ocupam pouco espa�o como, por exemplo, uma vari�vel. Esse n�vel � comumente chamado de data caching. O n�vel seguinte � utilizado para armazenar partes de p�ginas, e o �ltimo n�vel possibilita o armazenamento de uma p�gina inteira.

Data Caching

O caching de dados possibilita o armazenamento e a recupera��o de vari�veis PHP em cache. Para isso utilizamos a classe CCache que fornece os m�todos get() e set().

Se quisermos, por exemplo, armazenar a vari�vel $login em cache, devemos escolher um ID �nico e utilizar o m�todo set() para armazen�-lo, como mostra a Listagem 1.

Listagem 1. Exemplo de Data Caching.

Yii::app()->cache->set($id, $login);

Dessa forma, a vari�vel $login dever� ficar em cache para sempre, no entanto, existem regras de caching que podem elimin�-lo da mem�ria. A regra mais comum � quando o espa�o reservado para o caching acaba e os dados come�am a ser removidos de forma sequencial, dos mais antigos aos mais recentes. Para evitar que o espa�o reservado para o caching acabe podemos, ao executar o m�todo set(), especificar o tempo de expira��o. Dessa forma, quando se cumprir o tempo passado por par�metro, o dado ser� descartado da mem�ria. Veja um exemplo na Listagem 2.

Listagem 2. Data Caching com par�metro de dura��o.

// Mant�m o valor no cache por 120 segundos ou seja, 2 minutos
  Yii::app()->cache->set($id, $login, 120);

Se porventura necessitarmos utilizar a vari�vel $login em outro momento, utilizamos ent�o o m�todo get() informando o ID da vari�vel desejada. O m�todo get() retornar� um booleano false caso a vari�vel n�o esteja mais em cach�. Dessa forma ser� necess�rio armazen�-la novamente, como na Listagem 3.

Listagem 3. Utilizando get() para recuperar vari�vel.


  $value=Yii::app()->cache->get($id);
  if($value===false)
  {
              // armazena a vari�vel $login novamente, pois, seu valor n�o foi encontrado
              Yii::app()->cache->set($id,$login);
  }

Um cuidado que deve ser tomado � a atribui��o de IDs �nicos, pois como o processo � manual, o desenvolvedor poder� passar IDs iguais, o que acarretar� em um conflito no m�todo get(). No entanto, vale lembrar que os IDs s� dever�o ser diferentes dentro da mesma aplica��o e o componente de cache consegue diferenciar IDs de aplica��es diferentes.

O MemCache e o APC s�o alguns exemplos de cache que suportam a recupera��o em lote de v�rios valores ao mesmo tempo, reduzindo assim a sobrecarga desse processo. Utilizamos o m�todo mget(), dispon�vel a partir da vers�o 1.0.8, que explora essa funcionalidade. Esse m�todo ir� buscar o suporte nativo no sistema de cache e caso esse n�o exista, ent�o ele ir� simul�-lo.

Quando a vari�vel n�o for mais necess�ria, pode-se utilizar o m�todo delete() para apag�-la da cache. Para apagar toda a cache utilizamos o m�todo flush(). Ele apaga n�o somente o da aplica��o atual, mas tamb�m o de outras aplica��es.

Trabalhando com ArrayAccess

O ArrayAccess � uma implementa��o da classe CCache, que possibilita a utiliza��o de um vetor. Veja na Listagem 4 um exemplo de sua implementa��o.

Listagem 4. Utilizando cache com vetores.


  $cache=Yii::app()->cache;
  $cache['var1']=$value1; // equivalente a: $cache->set('var1',$value1);
  $value2=$cache['var2']; // equivalente a: $value2=$cache->get('var2');

Depend�ncias do Cache

Existem alguns fatores que podem fazer com que os dados em cache devam ser descartados. Imaginemos o seguinte cen�rio: estamos trabalhando com cache para armazenar o login de um usu�rio a partir da vari�vel $login; no entanto, o usu�rio resolve alterar os seus dados cadastrados no sistema e dentre outros, altera o seu login. Nesse momento a informa��o armazenada na vari�vel em cache anteriormente tornar-se obsolets e necessita de atualiza��o. Nesse cen�rio, o procedimento correto � a invalida��o da vari�vel em cache e a passagem novamente da vari�vel $login para a mem�ria em cache, isso � o que chamamos de depend�ncia do cache, Para representarmos uma depend�ncia instanciamos a CCacheDependency ou uma de suas classes derivadas. Ent�o utilizamos o m�todo set() para passar essa inst�ncia juntamente com os dados que devam ser armazenados. Veja como isso funciona na Listagem 5.

Listagem 5. Utilizando o CFIleCacheDependency para chegar as depend�ncias do cache.


  // login ir� expirar em 120 segundos
  // ele tamb�m dever� se tornar inv�lido se o conte�do de 'ArquivoLogin' for alterado
  Yii::app()->cache->set($id, $login, 120, new CFileCacheDependency ('ArquivoLogin'));

Supomos que o sistema armazena os dados de login do usu�rio em um arquivo chamado 'ArquivoLogin'. Dessa forma, se esse arquivo for alterado, o valor de $login, alocado em cache, dever� ser anulado. Se utilizarmos o m�todo get(), a depend�ncia ser� verificada e, caso o arquivo tenha sido alterado, retornar� um false, o que indicar� que a informa��o precisa ser armazenada novamente.

Veja a seguir uma lista resumida com as depend�ncias do cache:

CFileCacheDependency: a depend�ncia � alterada caso a hora de �ltima modifica��o do arquivo tenha sido alterada.
CDirectoryCacheDependency: a depend�ncia � alterada se qualquer um dos arquivos ou subdiret�rios do diret�rio informado sofrer altera��es.
CDbCacheDependency: a depend�ncia � alterada se o resultado da consulta informada sofre altera��es.
CGlobalStateCacheDependency: a depend�ncia � alterada se o valor do estado global informado for alterado. Um estado global � uma vari�vel que � persistente entre m�ltiplas requisi��es e sess�es de uma aplica��o. Ele � definido atrav�s do m�todo CApplication::setGlobalState().
CChainedCacheDependency: a depend�ncia � alterada se qualquer uma das depend�ncias na cadeia informada sofrer altera��o.
CExpressionDependency: a depend�ncia � alterada se o resultado da express�o PHP informada for alterado. Essa classe est� dispon�vel a partir da vers�o 1.0.4.

Caching de Fragmentos

Entendemos por caching de fragmentos o ato de armazenamento em cache de partes de uma p�gina. Esse tipo de caching se torna muito �til quando trabalhamos com relat�rios e ou resumos gerados pelo sistema, que requer tempo de processamento. Por exemplo, se uma determinada p�gina exibe um relat�rio de crescimento da empresa no semestre, podemos armazenar a tabela com esses dados em cache, acelerando assim o tempo necess�rio para exibi��o da tela na pr�xima requisi��o.

Para a utiliza��o do caching de fragmentos devemos utilizar os seguintes m�todos na vis�o de um controle: CController::beginCache() e Ccontroller::endCache(), onde eles respondem respectivamente, pelo in�cio e o fim do conte�do que deve ser armazenado em cache. Da mesma forma do caching de dados, devemos passar um ID para identificar o fragmento da p�gina armazenado. Veja um exemplo na Listagem 6.

Listagem 6. Exemplo de caching de fragmento.


  �c�digo HTML anterior ao fragmento que voc� deseja armazenar...
  <?php if($this->beginCache($id)) { ?>
  �fragmento que deve ser armazenado...
  <?php $this->endCache(); } ?>
  ...c�digo HTML posterior ao fragmento armazenado...

A listagem acima funciona da seguinte forma: o m�todo beginCache() ir� procurar se j� existe algum fragmento armazenado com o ID passado por par�metro - se o valor de retorno for false quer dizer que j� existe algum fragmento armazenado com aquele ID, ent�o o sistema n�o poder� adicionar um novo fragmento com aquele ID para n�o perder a redund�ncia de dados. Ent�o ao inv�s de armazenar novos dados em cache, o m�todo beginCache() ir� imprimir os dados j� armazenados com aquele ID, caso contr�rio, o conte�do dentro do if ser� executado e ent�o todas as informa��es resultantes do c�digo at� o m�todo endCache() ser�o armazenadas.

Dura��o

A op��o mais utilizada no caching, sem sombra de d�vidas, � a duration, que indica por quanto tempo o conte�do deve ser mantido em cache. Seu funcionamento � parecido com o par�metro de tempo de dura��o do m�todo CCache::set(). Na Listagem 7 armazenamos em cache um trecho de uma p�gina web por duas horas.

Listagem 7. Caching de fragmento com par�metro de dura��o.


  <html>
  <body>
   
  �continua��o do c�digo HTML anterior ao fragmento que voc� deseja armazenar...
   
  <?php if($this->beginCache($id, array('duration'=>7200))) { ?>
   
  �fragmento que deve ser armazenado...
   
  <?php $this->endCache(); } ?>
   
  ...continua��o do c�digo HTML posterior ao fragmento armazenado...
   
  </body>
  </html>

Se n�o passarmos como par�metro a dura��o, por default, a dura��o ser� 60, indicando que o conte�do em cache deve ser descartado depois de 60 segundos.

Depend�ncia

Como j� vimos no caching de dados, da mesma forma o caching de fragmentos pode ter depend�ncias. Vejamos o seguinte cen�rio: um sistema de e-commerce possui uma ferramenta que gera para seus funcion�rios um relat�rio das vendas no m�s, para acelerar a resposta � requisi��o do formul�rio, o sistema utiliza caching de fragmento nessa parte do c�digo. No entanto, entre o momento que o fragmento do relat�rio foi armazenado e a pr�xima requisi��o foram feitas novas compras, ent�o os dados necessitam ser atualizados na mem�ria, para isso deve-se utilizar a op��o dependency, que pode ser um objeto implementando a interface [IcacheDependency] para solicitar o descarte do fragmento antigo e seu novo armazenamento. Na Listagem 8 podemos ver esse processo de forma mais clara.

Listagem 8. Exemplo de depend�ncia em caching de fragmentos.


  �continua��o do c�digo HTML anterior ao fragmento que voc� deseja armazenar...
  <?php if($this->beginCache($id, array('dependency'=>array(
  'class'=>'system.caching.dependencies.CDbCacheDependency',
  'sql'=>'SELECT MAX(lastModified) FROM Post')))) { ?>
   
  �fragmento que deve ser armazenado...
   
  <?php $this->endCache(); } ?>
   
  ...continua��o do c�digo HTML posterior ao fragmento armazenado...
   
  </body>
  </html>

A listagem acima espec�fica, a partir de uma solicita��o SQL ao Banco de Dados, que o fragmento depende da altera��o do valor da coluna lastModified (�ltima modifica��o).

Varia��o

Pensemos outro cen�rio: um determinado aplicativo de uma clinica m�dica possui duas possibilidades de login: o login para secret�rios(as) da clinica, que s�o respons�veis por organizar a agenda dos m�dicos, al�m de marcar e desmarcar consultas; e o login como m�dico, que proporcionar� uma interface de vis�o da agenda do m�dico para o dia, tal como a possibilidade de solicita��o de exames e etc.. Dessa forma, existe uma varia��o na interface mostrada para o usu�rio ao se logar. Assim, o conte�do em cache ir� sofrer varia��es de acordo com alguns par�metros, nesse caso seria interessante que a c�pia em cache varie de acordo com os IDs dos usu�rios.

O m�todo CoutputCache fornece esse recurso, fazendo assim que n�o caia sobre o desenvolvedor a responsabilidade da varia��o desses IDs. Veja um resumo:

varyByRoute: mudando seu valor para true o conte�do em �rrfcache ir� variar de acordo com a rota. Dessa forma, cada combina��o de controle/a��o ter� seu conte�do armazenado em cache separadamente.
varyBySelection: mudando seu valor para true podemos fazer com que o conte�do em cache varie de acordo com os IDs da sess�o. Dessa forma, cada sess�o de usu�rio pode ter conte�dos diferentes e todos servidos atrav�s do cache.
varyByParam: ao atribuir um vetor de nomes a essa op��o, podemos fazer com que o conte�do do cache varie de acordo com valores passados atrav�s de GET. Por exemplo, se uma p�gina exibe o conte�do de um post, de acordo com a vari�vel GET id podemos definir varyByParam como array('id'), assim podemos armazenar em cache o conte�do de cada post. Sem esse tipo de varia��o poder�amos apenas armazenar um �nico post.
varyByExpression: ao atribuir uma express�o PHP a essa op��o, podemos fazer com que o conte�do do cache varie de acordo com o resultado dessa express�o. Essa op��o est� dispon�vel a partir da vers�o 1.0.4.

Tipos de Requisi��o

Outra possibilidade muito �til ao trabalharmos com caching de fragmentos � o fato de podermos controlar os tipos de requisi��es que poder�o ser armazenadas em cache. Por exemplo, um determinado sistema exibe um formul�rio, mas n�o queremos que esse formul�rio seja armazenado todas as vezes que � requisitado, mas somente na primeira vez (via GET). Nas exibi��es seguintes (via POST), o formul�rio n�o deve ser armazenado, pois o mesmo pode conter os dados informados pelos usu�rios. Para isso utilizamos a op��o requestTypes, como mostra a Listagem 9.

Listagem 9. Caching controlado por tipo de tipo de requisi��o.


  <html>
  <body>
   
  �continua��o do c�digo HTML anterior ao fragmento que voc� deseja armazenar ...
   
  <?php if($this->beginCache($id, array('requestTypes'=>array('GET')))) { ?>
   
  �fragmento que deve ser armazenado ...
   
  <?php $this->endCache(); } ?>
   
  ...continua��o do c�digo HTML posterior ao fragmento armazenado...
   
  </body>
  </html>

Caching Aninhados

Assim como em uma linguagem de programa��o podemos ter comandos de condi��o aninhados, ou seja, um comando dentro do outro. Por exemplo, um if que depende de outro, como na Listagem 10.

Listagem 10. Estrutura de controle aninhada.


  $var1 = 2;
  $var2 = 15;
  $var3 = 30;
   
  if($var1 <= 10){
              if(($var1*$var2) == $var3){
                          echo �Seja um assinante MVP!�;
              } eles {
                          echo �Voc� perdeu uma grande oportunidade�;
              }
  } else {
              echo �Isso � um exemplo de comandos aninhados�;
  }

Assim como no exemplo acima, o caching de fragmentos pode ser aninhado. Ou seja, um fragmento em cache pode estar dentro de outro fragmento, tamb�m em cache. Por exemplo, os coment�rios est�o em cache, junto do conte�do do post que tamb�m est� em cache. Veja na Listagem 11 um exemplo de caching de fragmentos aninhado.

Listagem 11. Exemplo de caching de fragmentos aninhado.


  <html>
  <body>
   
  �continua��o do c�digo HTML anterior ao fragmento que voc� deseja armazenar ...
   
  <?php if($this->beginCache($id1)) { ?>
   
  �fragmento externo que deve ser armazenado...
   
  <?php if($this->beginCache($id2)) { ?>
   
  �fragmento interno que deve ser armazenado...
   
  <?php $this->endCache(); } ?>
   
  � fragmento interno que deve ser armazenado ...
   
  <?php $this->endCache(); } ?>
   
  � fragmento interno que deve ser armazenado �
  </body>
  </html>

Ao utilizarmos caches aninhados podemos utilizar diferentes op��es. Podemos passar par�metros diferentes para os caches internos e externos, mudando, por exemplo, o tempo de dura��o de ambos.

Caching de P�ginas

J� vimos que � poss�vel armazenar em cache apenas uma vari�vel, e parte de uma p�gina. Al�m dos dois casos anteriores podemos tamb�m armazenar todo o conte�do de uma p�gina. A essa t�cnica chamamos de caching de p�gina, que pode ser considerado um caso especial de caching de fragmentos. Geralmente o conte�do de uma p�gina � gerado aplicando-se um layout a uma vis�o, dessa forma o caching de p�gina n�o ir� funcionar apenas utilizando os m�todos beginCache() e endCache() no layout. Isso porque o layout � aplicado dentro do m�todo CController::render() depois que a vis�o � gerada. Ent�o para armazenarmos a p�gina inteira, devemos pular a execu��o da a��o que gera o conte�do da p�gina. Para isso, utilizamos o COutputCache como um filtro. A Listagem 12 mostra como configuramos o caching de p�ginas.

Listagem 12. Configura��o do caching de p�ginas.


  public function filters()
  {
              return array(
                          array(
                                     'COutputCache',
                                     'duration'=>100,
                                     'varyByParam'=>array('id'),
                          ),
              );
  }

Conte�do Din�mico

Ao utilizarmos caching de fragmentos e caching de p�ginas nos deparamos com o fato de que muitas vezes todo o conte�do de uma p�gina � est�tico, exceto em algumas pequenas partes. Um exemplo � quando estamos logados em algum sistema e solicitamos a p�gina de ajuda, que sempre vir� com o mesmo conte�do, no entanto, para cada usu�rio apresentar� o seu nome no topo.

Para resolver isso poder�amos dividir a p�gina em v�rios fragmentos e armazena-los individualmente, mas isso tornaria nossa vis�o mais complexa. A forma correta � a utiliza��o do recurso de conte�do din�mico fornecido pela classe CController.

Conte�do din�mico � todo fragmento que n�o deve ser armazenado, mesmo que o conte�do do qual ele faz parte seja armazenado em cache. Para deixar um conte�do din�mico para sempre, ele deve ser gerado todas �s vezes, mesmo quando o conte�do � provido pelo cache. Para isso precisamos garantir que o conte�do seja gerado por algum m�todo ou fun��o.

O m�todo CController::renderDynamic() nos fornece a fun��o de inserir o conte�do din�mico no

local desejado. Veja a Listagem 13.

Listagem 13. Exemplo de utiliza��o de cache com conte�do din�mico.


  ...outro conte�do HTML...
  <?php if($this->beginCache($id)) { ?>
  ...fragmento que deve ser armazenado em cache...
  <?php $this->renderDynamic($callback); ?>
  ...fragmento que deve ser armazenado em cache...
  <?php $this->endCache(); } ?>
  ...outro conte�do HTML...

Na listagem acima $callback � um callback v�lido em PHP. Ele pode ser do tipo string com o nome de um m�todo na classe do controle ou uma fun��o global. Ele tamb�m pode ser um vetor indicando um m�todo na classe. Qualquer par�metro adicional para o m�todo renderDynamic() ser� passado para o callback que deve retornar o conte�do din�mico em vez de exibi-lo.

Finalizamos assim esse artigo sobre a utiliza��o de caching, objetivando o aumento no desempenho de aplica��es webs desenvolvidas com o Framework Yii. A partir de agora poderemos turbinar nossas aplica��es e obtermos resultados mais expressivos. Espero que tenham gostado.

At� a pr�xima!

Refer�ncias

http://www.yiiframework.com/tutorials/

http://www.yiiframework.com/doc/api/

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