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在高并发系统中，为了提高qps,我们通常会把经常访问到的数据存储在缓存中，在使用中我们需要解决缓存一致性以及可能遇到的缓存雪崩，缓存穿透等问题，本文把工作中可能遇到的问题以及解决办法做一些整理。
一.缓存一致性
缓存一致性一般出现的原因：
- 缓存系统与底层数据的一致性。这点在底层系统是“可读可写”时，显得尤为重要 。
- 有继承关系的缓存之间的一致性。为了尽量提高缓存命中率，缓存也是分层：全局缓存，二级缓存。他们是存在继承关系的。全局缓存可以有二级缓存来组成。
- 多个缓存副本之间的一致性。为了保证系统的高可用性，缓存系统背后往往会接两套存储系统（如memcache，redis等）
保证缓存一致性的解决办法：
1.数据实时同步更新解决法：
（1）自己构造缓存工具类解决
(2)AOP实现方式
可以明显的看到，不管是自己写工具类还是使用aop的方式去实时更新缓存，redis都是和业务代码强耦合的，如果缓存出现了问题，那么业务代码也会出现不可用的问题。如果对实时性要求不非常高，我们可以使用mq异步更新缓存数据，可以使用第二种方式。
2.数据准实时更新数据流方案
二.缓存雪崩
当缓存服务器重启或者大量缓存集中在某一个时间段失效，这样在失效的时候，也会给后端系统(比如DB)带来很大压力。
1.使用lock锁解决缓存雪崩问题,
在缓存失效后，通过加锁或者队列来控制读数据库写缓存的线程数量。比如对某个key只允许一个线程查询数据和写缓存，其他线程等待。
问题：
加锁排队只是为了减轻数据库的压力，并没有提高系统吞吐量。假设在高并发下，缓存重建期间key是锁着的，这是过来1000个请求999个都在阻塞的。同样会导致用户等待超时，这是个治标不治本的方法
2.不同的key，设置不同的过期时间，让缓存失效的时间点尽量均匀。
3.做二级缓存，A1为原始缓存，A2为拷贝缓存，A1失效时，可以访问A2，A1缓存失效时间设置为短期，A2设置为长期（此点为补充）
三.缓存穿透
什么是缓存穿透？
一般的缓存系统，都是按照key去缓存查询，如果不存在对应的value，就应该去后端系统查找（比如DB）。如果key对应的value是一定不存在的，并且对该key并发请求量很大，就会对后端系统造成很大的压力。这就叫做缓存穿透。
如何避免？
1.如果查询数据库也为空，直接设置一个默认值存放到缓存，这样第二次到缓冲中获取就有值了，而不会继续访问数据库，这种办法最简单粗暴。
问题：
缓存空对象会有两个问题：
第一，空值做了缓存，意味着缓存层中存了更多的键，需要更多的内存空间 ( 如果是攻击，问题更严重 )，比较有效的方法是针对这类数据设置一个较短的过期时间，让其自动剔除。
第二，缓存层和存储层的数据会有一段时间窗口的不一致，可能会对业务有一定影响。例如过期时间设置为 5分钟，如果此时存储层添加了这个数据，那此段时间就会出现缓存层和存储层数据的不一致，此时可以利用消息系统或者其他方式清除掉缓存层中的空对象。
2.对一定不存在的key进行过滤。可以把所有的可能存在的key放到一个大的Bitmap中，查询时通过该bitmap过滤。【感觉应该用的不多吧】布隆过滤器
四.缓存击穿
对于一些设置了过期时间的key，如果这些key可能会在某些时间点被超高并发地访问，是一种非常“热点”的数据。这个时候，需要考虑一个问题：缓存被“击穿”的问题，这个和缓存雪崩的区别在于这里针对某一key缓存，前者则是很多key。
缓存在某个时间点过期的时候，恰好在这个时间点对这个Key有大量的并发请求过来，这些请求发现缓存过期一般都会从后端DB加载数据并回设到缓存，这个时候大并发的请求可能会瞬间把后端DB压垮。
缓存预热
缓存预热就是系统上线后，将相关的缓存数据直接加载到缓存系统。这样避免，用户请求的时候，再去加载相关的数据。
解决思路：
1，直接写个缓存刷新页面，上线时手工操作下。
2，数据量不大，可以在WEB系统启动的时候加载。
3，定时刷新缓存，
五.Bitmap：
BitMap是什么
就是通过一个bit位来表示某个元素对应的值或者状态,其中的key就是对应元素本身。我们知道8个bit可以组成一个Byte，所以bitmap本身会极大的节省储存空间。
使用场景一：用户签到
很多网站都提供了签到功能(这里不考虑数据落地事宜)，并且需要展示最近一个月的签到情况
offset = todayTime - startTime
key: uid value :
使用场景二：统计活跃用户
使用时间作为cacheKey，然后用户ID为offset，如果当日活跃过就设置为1
那么我该如果计算某几天/月/年的活跃用户呢(暂且约定，统计时间内只有有一天在线就称为活跃)，有请下一个redis的命令
命令 BITOP operation destkey key [key ...]
说明：对一个或多个保存二进制位的字符串 key 进行位元操作，并将结果保存到 destkey 上。
说明：BITOP 命令支持 AND 、 OR 、 NOT 、 XOR 这四种操作中的任意一种参数
使用场景三：用户在线状态
前段时间开发一个项目，对方给我提供了一个查询当前用户是否在线的接口。不了解对方是怎么做的，自己考虑了一下，使用bitmap是一个节约空间效率又高的一种方法，只需要一个key，然后用户ID为offset，如果在线就设置为1，不在线就设置为0，和上面的场景一样，5000W用户只需要6MB的空间。
setbit的offset是用大小限制的，在0到 232（最大使用512M内存）之间，即0~4294967296之前，超过这个数会自动将offset转化为0，因此使用的时候一定要注意。