В чём разница между кешем (cache) и словарём (dictionary) как структурами данных?

Хотя оба хранят данные по ключу, их цели, поведение и гарантии кардинально отличаются.

Словарь (Dictionary/Hash Map)

• Основная цель: Структура данных для долгосрочного хранения пар ключ-значение с гарантированно быстрым доступом O(1) в среднем случае.
• Управление данными: Ручное. Разработчик явно добавляет и удаляет элементы. Словарь хранит всё, что в него положили, пока это не будет удалено явно или пока жив сам словарь.
• Пример использования в C#:

  var userCache = new Dictionary<int, User>(); // Это НЕ кеш, а просто хранилище.
  userCache.Add(user.Id, user); // Добавили
  if (userCache.TryGetValue(123, out var cachedUser)) { /* ... */ }
  userCache.Remove(123); // Удалили явно

Кеш (Cache)

• Основная цель: Промежуточный буфер для ускорения доступа к медленным или дорогим данным (БД, внешний API, диск) с автоматическим управлением жизненным циклом записей.
• Управление данными: Автоматическое по политикам. Кеш сам решает, какие данные удалить, когда он заполнен или когда данные устарели.
• Ключевые политики вытеснения (Eviction Policies):
  • По времени (TTL - Time To Live): Запись удаляется через фиксированное время после создания или последнего доступа.
  • По размеру (Capacity): При заполнении кеша удаляются наименее полезные записи.
    • LRU (Least Recently Used): Вытесняет давно неиспользуемые.
    • LFU (Least Frequently Used): Вытесняет реже всего используемые.

• Пример использования IMemoryCache в ASP.NET Core:

  // Регистрация
  services.AddMemoryCache();
  
  // Использование
  public class UserService
  {
      private readonly IMemoryCache _cache;
      public User GetUser(int id)
      {
          // Попытка получить из кеша. Если нет — вызов медленного метода и сохранение.
          return _cache.GetOrCreate(id, entry =>
          {
              entry.SlidingExpiration = TimeSpan.FromMinutes(10); // Удалится, если не обращались 10 мин.
              entry.AbsoluteExpirationRelativeToNow = TimeSpan.FromHours(1); // Удалится через час в любом случае.
              return _dbContext.Users.Find(id); // Дорогой вызов к БД
          });
      }
  }

Вывод: Используйте словарь, когда вам нужно полное управление и гарантия хранения данных. Используйте кеш, когда данные могут быть получены заново, но вы хотите оптимизировать производительность, и готовы к тому, что они могут исчезнуть.