缓存击穿及解决方案

缓存击穿及解决方案

最近小生遇到了好多人问缓存击穿的问题，作为一个乐于学习的渣渣，小生当然要去网上大肆搜集一番，综合小生的经验整理出了本篇文章，希望可以帮助到大家。

要想研究缓存击穿就得先知道什么是缓存？所谓缓存是Web应用开发同时也是互联网分层架构中非常重要的一个部分，通常用来缓解数据库的压力，从而提升系统整体性能，缩短用户的访问时间。

Web应用获取数据时先会去cache中找数据

• cache中有数据
• cache将数据返回给web应用
• cache中没有数据
• cache向数据库请求数据
• 数据库返回数据给cache
• cache将数据更新后返回给web应用

定义

所谓缓存击穿就是web应用去请求一个不在cache中或者已经失效的数据时，就会触发一次数据库查询，如果瞬间有大量类似的操作时就会导致数据库压力过大，造成反应过慢甚至宕机瘫痪。

解决方法

综上所述产生缓存击穿的场景主要两种

• 同一时间访问一个或者多个不存在的数据
• 多个数据同时失效

场景一：数据不存在

方案一：
缓存null：当通过某个key去查询时，如果cache和数据库都不存在对应的数据，那么cache可以将这个key对应的value设置为一个默认值(比如：null)，并且设置一个缓存过期的时间，这样在缓存失效这段时间内，所有访问这个key的请求都会被cache拦截，等到缓存失效后再去数据库中查询。

缺点：如果不存在的数据非常多，则会存储大量的缓存垃圾，浪费资源。

方案二：
Bloomfilter：类似于一种哈希表算法，在cache之前预判这个key是否合法，如果不合法则直接返回。

缺点：存在误杀的可能性

方案三：
屏蔽IP：记录并分析访问不存在的数据请求，获取其IP地址，如果在规定时间内此IP超过某个设定值，就将它加入黑名单，在系统中进行拦截。

缺点：只针对一些黑客攻击

场景二：数据失效

方案一：
后台刷新：后台启动一个常驻进程，用于在缓存失效前主动更新缓存中的数据，在缓存失效前后台进程刷新一下缓存中的数据，保证数据永远不会过期。

缺点：会增加系统难度，比较适合那些key相对固定，cache力度较大的业务。若是key比较分散则不太合适，实现起来也比较复杂。

方案二：
get请求主动更新缓存：将缓存key的过期时间点一起保存到缓存里(这个方法有很多，拼接，添加新字段，单独key皆可)，在每次执行get操作后，都将get出来的缓存过期时间和当前系统时间做一次对比，如果缓存时间减去当前系统时间小于等于某个设定值后，则主动更新缓存。这样就能保证缓存中的数据始终是最新的。

缺点：在某个特殊时刻时，例如在缓存即将过期时没有get请求，导致缓存已经过期，恰好此时有大量并发请求过来，那就惨了。当然这种情况比较极端，但也是有可能的。

方案三：
分级缓存：采用L1(一级缓存)和L2(二级缓存)的缓存方式，L1缓存失效时间短，L2缓存失效时间长。请求优先从L1获取数据，如果L1未命中则加锁，只有1个线程获取到锁，这个线程再从数据库中读取数据并将数据更新到L1和L2中，而其他线程依旧从L2缓存中获取数据并返回。

缺点：这种方式主要是通过避免缓存同时失效并结合锁机制实现。那么就会出现一个问题，有一瞬间L2可能会存在脏数据。就是当数据更新时，L1的缓存被淘汰，但是L2未被淘汰。且这种方案可能会造成额外的缓存空间浪费。

方案四：
加锁：简单粗暴，而且方法也很多。网上随随便便就可以查到，小生对锁的研究不是很深，所以就在网上筛选出了一个比较好点的方案，话不多说，上代码！！！

static Lock reenLock = new ReentrantLock();
    public List getData04() throws InterruptedException {
        List result = new ArrayList();
        // 从缓存读取数据
        result = getDataFromCache();
        if (result.isEmpty()) {
            if (reenLock.tryLock()) {
                try {
                    System.out.println("我拿到锁了,从DB获取数据库后写入缓存");
                    // 从数据库查询数据
                    result = getDataFromDB();
                    // 将查询到的数据写入缓存
                    setDataToCache(result);
                } finally {
                    reenLock.unlock();// 释放锁
                }

            } else {
                result = getDataFromCache();// 先查一下缓存
                if (result.isEmpty()) {
                    System.out.println("我没拿到锁,缓存也没数据,先小憩一下");
                    Thread.sleep(100);// 小憩一会儿
                    return getData04();// 重试
                }
            }
        }
        return result;
    }

小生的分享就到这里啦，祝各位大佬工作愉快，步步高升！