语义缓存是一种基于历史查询及其描述的缓存技术，在分布式计算环境有广阔的应用环境，因其节约网络开销、节省查询处理时间、支持并发和网络断接下的数据处理等特点而具备很好的实用价值。当前对语义缓存模型、查询处理、一致性维护和替代策略等方面的研究已经取得了很好的进展，但也存在着不足，在一定程度上限制了语义缓存技术的实用化。针对目前语义缓存模型过于复杂的问题，定义了一种实用性语义缓存逻辑模型、物理模型，并给出基于内嵌式数据库的语义缓存部件的实现方法；针对现有查询处理机制的缺陷，分析了查询处理优化的必要性，详细给出了使用逻辑规则对查询处理进行优化的理论依据和算法；在定义语义缓存一致性维护相关概念的基础上，给出了语义缓存一致性维护策略(CMSSC)和具体算法，并形式化证明了它的正确性，而且进一步研究了更新队列可优化的四种情形，给出了化简更新队列的优化函数和算法。给出的Min-SACU替代策略引入了评价语义缓存替代算法性能的评价因子“Stretch”，以概率论的相关知识为基础，通过理论计算与归纳证明等手段，获得了语义缓存中关系片替代评价值的求值算法。为验证本文提出的实用性语义缓存模型、优化的查询处理、CMSSC策略和Min-SACU策略的正确性和有效性，实现了一个性能测试系统。实验数据充分显示了本文提出的理论能够很好地提升语义缓存的有效性、可靠性和实用性。