缓存问题 | 缓存穿透，缓存击穿，缓存雪崩

缓存穿透

关键字：强调缓存和数据库都没有数据+并发访问
缓存穿透是指数据库和缓存都没有的数据，每次都要经过缓存去访问数据库，大量的请求有可能导致DB宕机。

应对策略：

1. 使用布隆过滤器（Bloom Filter）：布隆过滤器就是一种快速判断元素是否存在的数据结构，它可以在很小的内存占用下，快速判断一个元素是否在一个集合中。将所有可能存在的数据哈希到一个足够大的位数组中，当一个请求过来时，先经过布隆过滤器判断是否存在于缓存中，如果不存在，则直接返回，避免对数据库的查询压力。
2. 空对象缓存：对于确定不存在的数据，在缓存中也存储一个空对象，表示该数据不存在。当请求访问这些不存在的数据时，直接从缓存中返回空对象，避免每次请求都穿透到数据库层进行查询。
3. 延迟双判：当一个查询请求穿透缓存到达数据库层后，先在数据库中进行查询，如果数据库中也没有对应的数据，则将这个空结果写入缓存，并设置一个较短的过期时间。这样，下次相同的查询请求就会从缓存中得到空结果，而不会再次穿透到数据库。
4. 热点数据预加载：对于一些热点数据，在系统启动时或在缓存过期前提前异步加载到缓存中，确保缓存的热点数据一直存在，避免被频繁请求的数据因为缓存过期而导致穿透问题。
5. 限流策略：针对频繁请求的特定数据，可以设置限流策略，例如使用令牌桶算法或漏桶算法，限制对这些数据的请求频率，减轻数据库的压力。

缓存击穿

关键词：强调单个热点key过期+并发访问
缓存击穿是指数据库有，缓存没有的热点数据，大量请求访问这个缓存不存在的数据，最后请求打到DB可能导致DB宕机。

应对策略：

1. 设置热点数据的热度时间窗口：对于热点数据，可以设置一个热点时间窗口，在这个时间窗口内，如果一个数据被频繁访问，就将其缓存时间延长，避免频繁刷新缓存导致缓存击穿。
2. 使用互斥锁或分布式锁：在缓存失效时，只允许一个线程去查询数据库，其他线程等待查询结果。可以使用互斥锁或分布式锁来实现，确保只有一个线程能够查询数据库，其他线程等待结果，避免多个线程同时查询数据库造成数据库压力过大。
3. 缓存永不过期：对于一些热点数据，可以将其缓存设置为永不过期，或者设置一个很长的过期时间，这样即使缓存失效，也有足够多的时间来刷新缓存，避免缓存击穿。
4. 异步更新缓存：在缓存失效时，可以异步的去更新缓存，而不是同步的去查询数据库并刷新缓存。这样可以减少对数据库的直接访问，并且不会阻塞其他请求的响应。
5. 多级缓存架构：使用多级缓存架构，将热点数据分散到多个缓存节点上，避免单一缓存节点发生故障导致整个缓存层崩溃。当某个缓存节点失效时，可以从其他缓存节点或数据库中获取数据。
6. 熔断机制：当缓存层发生故障或无法正常工作时，可以设置熔断机制，直接访问数据库，保证系统的正常运行。

缓存雪崩

关键词：强调批量key过期+并发访问
缓存雪崩指的是在同一时间段大量的缓存键（key）同时失效，导致大量请求打到数据库，最后请求打到DB可能导致DB宕机。

应对策略：

1. 使用多级缓存架构：将缓存划分多个层级，每个层级的缓存设置不同的过期时间。例如：将热点数据存储在近期失效的缓存层级，而将非热点数据存储在长期失效的缓存层级。这样即使某一层级的缓存失效，仍然可以从其他层级获取数据，避免所有请求直接访问数据库。
2. 设置缓存数据的随机过期时间：在设置缓存数据的过期时间时，加上一个随机值，使得不同的缓存数据在过期时刻不一致。这样可以避免大量数据同时过期，减轻数据库负荷。
3. 分布式锁或互斥锁：在缓存失效时，使用分布式锁或互斥锁来保证只有一个请求可以重新加载缓存。其他请求等待该请求完成后，直接从缓存中读取数据。这样可以避免多个请求同时访问数据库。
4. 数据预热：在系统启动或非高峰期，提前将热点数据加载到缓存中，预热缓存。这样即使在高并发时，也能通过从缓存中获取到数据，减轻数据库的压力。
5. 缓存限流：当检测到缓存失效时，可以对请求进行限流处理，限制并发请求的数量。这样可以避免大量请求同时访问数据库，导致数据库负载过大。
6. 数据库优化：对于缓存雪崩问题，除了缓存层面的应对策略，还可以从数据库层面进行优化，如提升数据库性能、增加数据库的容量等，以应对大量请求导致的数据库压力。