当前位置：首页 > news >正文

简历_熟悉缓存高并发场景处理方法，如缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩

news 2025/7/7 6:39:36

系列博客目录

文章目录

系列博客目录
1.缓存穿透
- 总结
2.缓存雪崩
3.缓存击穿
代码总结

1.缓存穿透

缓存穿透是指客户端请求的数据在缓存中和数据库中都不存在，这样缓存永远不会生效，这些请求都会打到数据库。
在这里插入图片描述

常见的解决方案有两种：

缓存空对象
- 优点：实现简单，维护方便
- 缺点：额外的内存消耗、可能造成短期的不一致
布隆过滤
- 优点：内存占用较少，没有多余key
- 缺点：实现复杂、存在误判可能

这里选择缓存空对象。

在这里插入图片描述

总结

缓存穿透产生的原因是什么？

用户请求的数据在缓存中和数据库中都不存在，不断发起这样的请求，给数据库带来巨大压力
缓存穿透的解决方案有哪些？
- 缓存null值
- 布隆过滤
- 增强id的复杂度，避免被猜测id规律
- 做好数据的基础格式校验
- 加强用户权限校验
- 做好热点参数的限流

2.缓存雪崩

缓存雪崩是指在同一时段大量的缓存key同时失效或者Redis服务宕机，导致大量请求到达数据库，带来巨大压力。
在这里插入图片描述

解决方案：

给不同的Key的TTL添加随机值
利用Redis集群提高服务的可用性
给缓存业务添加降级限流策略
给业务添加多级缓存

这部分后面代码总结中没有，因为就是简单的为TTL设置随机值。

3.缓存击穿

缓存击穿问题也叫热点Key问题，就是一个被高并发访问并且缓存重建业务较复杂的key突然失效了，无数的请求访问会在瞬间给数据库带来巨大的冲击。

在这里插入图片描述

常见的解决方案有两种：互斥锁、逻辑过期

在这里插入图片描述

案例：基于逻辑过期方式解决缓存击穿问题

需求：修改根据id查询商铺的业务，基于逻辑过期方式来解决缓存击穿问题

在这里插入图片描述
这里最左边缓存未命中，返回空而不进行其他操作，比如查数据库回设缓存，是为了主要掌握逻辑过期的逻辑，而不注重于其他。

代码总结

package com.hmdp.service.impl;import cn.hutool.core.util.BooleanUtil;
import cn.hutool.core.util.StrUtil;
import cn.hutool.json.JSONObject;
import cn.hutool.json.JSONUtil;
import com.hmdp.dto.Result;
import com.hmdp.entity.Shop;
import com.hmdp.mapper.ShopMapper;
import com.hmdp.service.IShopService;
import com.baomidou.mybatisplus.extension.service.impl.ServiceImpl;
import com.hmdp.utils.RedisData;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;import javax.annotation.Resource;import java.time.LocalDateTime;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;import static com.hmdp.utils.RedisConstants.*;/*** <p>*  服务实现类* </p>** @author 虎哥* @since 2021-12-22*/
@Service
public class ShopServiceImpl extends ServiceImpl<ShopMapper, Shop> implements IShopService {@ResourceStringRedisTemplate stringRedisTemplate;@Overridepublic Result queryById(Long id) {// 实现缓存穿透// Shop shop = queryWithPassThrough(id);// 利用互斥锁解决缓存击穿// Shop shop = queryWithMutex(id);// 利用逻辑过期解决缓存击穿Shop shop = queryWithLogicalExpire(id);if (shop == null) {return  Result.fail("店铺不存在");}// 7.返回return Result.ok(shop);}private static  final ExecutorService CACHE_REBUILD_EXECUTOR = Executors.newFixedThreadPool(10);public Shop queryWithLogicalExpire(Long  id){String key = CACHE_SHOP_KEY + id;// 1.从Redis查询商户缓存String shopJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);// 2.判断是否存在if(StrUtil.isBlank(shopJson)){// 3.存在，直接返回return null;}// 4.命中，需要先把json反序列化为对象RedisData redisData = JSONUtil.toBean(shopJson, RedisData.class);JSONObject data = (JSONObject) redisData.getData();Shop shop = JSONUtil.toBean(data, Shop.class);LocalDateTime expireTime = redisData.getExpireTime();// 5.判断是否过期if(expireTime.isAfter(LocalDateTime.now())){// 5.1 未过期，直接返回店铺信息return shop;}// 5.2 已过期，需要缓存重建// 6. 缓存重建// 6.1 获取互斥锁String lockKey = LOCK_SHOP_KEY + id;boolean isLock = tryLock(lockKey);// 6.2 判断是否获取锁成功if(isLock){// 6.3 成功，开启独立线程，实现缓存重建CACHE_REBUILD_EXECUTOR.submit(() ->{try {//重建缓存this.saveShop2Redis(id, 20L);} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);} finally {// 释放锁unLock(lockKey);}});}// 6.4 不成功，返回过期商铺信息return shop;}public Shop queryWithMutex(Long  id){String key = CACHE_SHOP_KEY + id;// 1.从Redis查询商户缓存String shopJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);// 2.判断是否存在if(StrUtil.isNotBlank(shopJson)){// 3.存在，直接返回Shop shop = JSONUtil.toBean(shopJson, Shop.class);return shop;}// 命中的是否是空值if(shopJson != null){// 返回一个错误信息 , 现在是空值return null;}// 实现缓存重建// 4.1 获取互斥锁String lockKey = "lock:shop:" + id;Shop shop = null;try {boolean isLock = tryLock(lockKey);// 4.2 判断获取互斥锁是否成功if(!isLock){// 4.3 失败，休眠并重试Thread.sleep(50);return queryWithMutex(id);}// 4.4 成功， 根据id查询数据库shop = getById(id);// 模拟重建延迟Thread.sleep(200);// 5.不存在，返回错误if(shop == null){// 将空值写入RedisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);// 返回错误信息return null;}// 6.存在，写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(shop), CACHE_SHOP_TTL, TimeUnit.MINUTES);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}finally {// 7.释放互斥锁unLock(lockKey);}// 8.返回return shop;}public Shop queryWithPassThrough(Long  id){String key = CACHE_SHOP_KEY + id;// 1.从Redis查询商户缓存String shopJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);// 2.判断是否存在if(StrUtil.isNotBlank(shopJson)){// 3.存在，直接返回Shop shop = JSONUtil.toBean(shopJson, Shop.class);return shop;}// 命中的是否是空值if(shopJson != null){// 返回一个错误信息 , 现在是空值return null;}// 4.不存在，根据id查询数据库Shop shop = getById(id);// 5.不存在，返回错误if(shop == null){// 将空值写入RedisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);// 返回错误信息return null;}// 6.存在，写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(shop), CACHE_SHOP_TTL, TimeUnit.MINUTES);// 7.返回return shop;}private boolean tryLock(String key){Boolean flag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "1", 10, TimeUnit.SECONDS);return BooleanUtil.isTrue(flag);}private void unLock(String key){stringRedisTemplate.delete(key);}public void saveShop2Redis(Long id, Long expireSeconds) throws InterruptedException {// 1.查询店铺数据Shop shop = getById(id);// 为了更好观察逻辑过期设置睡眠时间Thread.sleep(200);// 2.封装逻辑过期时间RedisData redisData = new RedisData();redisData.setData(shop);redisData.setExpireTime(LocalDateTime.now().plusSeconds(expireSeconds));// 3.写入RedisstringRedisTemplate.opsForValue().set(CACHE_SHOP_KEY + id, JSONUtil.toJsonStr(redisData));}@Override@Transactionalpublic Result update(Shop shop) {Long id = shop.getId();if(id == null){return Result.fail("店铺id不能为空");}// 1.更新数据库updateById(shop);// 2.删除缓存stringRedisTemplate.delete(CACHE_SHOP_KEY + shop.getId());return Result.ok();}}