语义缓存是一种基于历史查询及其描述的缓存技术，因其节约网络开销、节省缓存容量、支持并发、支持网络断接下数据处理的特点而具备很好的实用性。现存的研究在语义缓存的模型、查询处理以及一致性维护方面存在缺陷，这在很大程度上限制了语义缓存的应用。为了克服这些缺陷，本文首先形式化定义了一种简化的语义缓存模型，并描述了该模型下缓存管理的方法。进而，本文给出了详细的缓存管理的算法和正确性证明；为了解决现有查询处理机制在时空效率和裁剪结果复杂度两个方面存在的问题，本文分析了查询处理优化的必要性和可能性，给出并证明了可用于优化语义缓存查询处理的11条规则，基于这些规则，给出了只需进行剩余查询裁剪求值的优化的查询处理算法。算法分析从理论上证明了该优化机制的有效性；接着，本文形式化的定义了语义缓存一致性维护的相关概念，基于这些概念，本文提出了基于下行更新的语义缓存一致性维护策略(ConsistencyMaintenanceStrategybasedonDownwardsUpdatinginsemanticcaching，CMSDU)，同时，本文还一并给出了维护语义缓存数据一致的详细算法。详细的理论证明保证了该一致性维护机制的正确性和有效性。为了进一步优化CMSDU，本文研究了更新队列可优化的情况，给出了用于优化更新队列的优化函数。同时，详细的更新队列优化算法和正确性证明也被给出。为了验证简化模型的实用性，优化的查询处理机制的效率和CMSDU的有效性和可靠性，模拟实验系统被开发出来。实验数据分析形象的说明了本文在这三个方面所完成的工作能够很好的提高语义缓存的有效性、可靠性和实用性。