redis解决缓存穿透/击穿/雪崩

1.缓存穿透

1.1 概念

客户端请求的数据都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中

1.2 解决方案

1.2.1 缓存空对象

缺点：可能存在短期不一致。数据库新增了这个id对应的数据的时候，缓存中对应的是null
优点：简单

1.2.2 布隆过滤

布隆过滤存储的是一些二进制位，把数据库的数据通过哈希算法，计算出哈希值存储到布隆过滤器中
但是他说存在不一定存在，比如我数据库某条数据删除了，布隆过滤器没有更新

优点：内存占用少
缺点：实现复杂，存在误判

1.2 店铺查询使用缓存穿透解决方案

1.2.1 流程

代码实现

public Result queryById(Long id) {String key = CACHE_SHOP_KEY+id;// 1.从redis中查询店铺缓存String shopJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);// 2.判断缓存是否存在if (StrUtil.isNotBlank(shopJson)) {Shop shop = JSONUtil.toBean(shopJson, Shop.class);return Result.ok(shop);}// 判断命中的是否是空值if (shopJson != null) {// 返回错误信息return Result.fail("店铺不存在");}// 3.不存在，根据id查询数据库Shop shop = getById(id); // mybatisplus功能// 4.不存在，返回错误if (shop == null) {// 将空值写到redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);return Result.fail("店铺数据不存在");}// 存在，写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(shop), CACHE_SHOP_TTL, TimeUnit.MINUTES);return Result.ok(shop);}

1.缓存穿透产生的原因？
用户请求的数据再数据库和缓存中都不存在，不断发起这样的请求对数据库带来了极大压力
2.缓存穿透的解决方案是什么？
缓存null值，布隆过滤，增加id复杂度，避免被猜测规律，做好基础数据检测校验，加强用户权限

2.缓存雪崩

2.1 什么是缓存雪崩？

缓存雪崩指的是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

2.2 雪崩解决方案

1.给不同的KEY的TTL添加随机值
2.利用Redis集群提高服务可用性（集群，哨兵，主从）
3.给缓存业务添加降级限流策略(某些服务不让请求)
4.给业务添加多级缓存(nginx,jvm，redis都加缓存)

3.缓存击穿

3.1 什么是缓存击穿？

也称为热点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，无数的请求访问会瞬间给数据库带来极大冲击。

3.2解决方案

1.互斥锁
2.逻辑过期

3.2.1 基于互斥锁解决缓存击穿问题（热点key问题）

 /** redis锁逻辑* */// 1.获取锁public boolean tryLock(String key) {Boolean flag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "1", 10, TimeUnit.SECONDS);return BooleanUtil.isTrue(flag); // Boolean是一个包装类型，可能为null}// 2.释放锁private void unlock(String key) {stringRedisTemplate.delete(key);}/** 缓存击穿封装函数* */public Shop queryWithMutex(Long id) {String key = CACHE_SHOP_KEY+id;// 1.从redis中查询店铺缓存String shopJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);// 2.判断缓存是否存在if (StrUtil.isNotBlank(shopJson)) { // 不为空值或者空字符串Shop shop = JSONUtil.toBean(shopJson, Shop.class);return shop;}// 判断命中的是否是空值if (shopJson != null) { // 这样判断他只能是空字符串了// 返回错误信息return null;}// 4.实现缓存重建// 4.1 获取互斥锁String lockKey = "lock:shop:" + id;Shop shop = null; // mybatisplus功能try {boolean isLock = tryLock(lockKey);// 4.2 判断是否获取锁成功if (!isLock) {// 失败，休眠Thread.sleep(50);return queryWithMutex(id);}// 3.获取锁成功，根据id查询数据库// 模拟重建的延时Thread.sleep(200);shop = getById(id);// 4.不存在，返回错误if (shop == null) {// 将空值写到redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);return null;}// 存在，写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(shop), CACHE_SHOP_TTL, TimeUnit.MINUTES);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);} finally {unlock(lockKey);}return shop;}

3.2.2 基于逻辑过期方式解决缓存击穿问题

商品中原始没有逻辑过期的字段，需要自己自定义一个

@Data
public class RedisData {private LocalDateTime expireTime;private Object data; // data存储shop数据
}

代码逻辑

 /*** 存储店铺封装逻辑过期时间*/public void saveShop2Redis(Long id, Long expireSeconds) {// 查询店铺数据Shop shop = getById(id);try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}// 封装逻辑过期时间RedisData redisData = new RedisData();redisData.setData(shop);redisData.setExpireTime(LocalDateTime.now().plusSeconds(expireSeconds));// 写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(CACHE_SHOP_KEY + id, JSONUtil.toJsonStr(redisData));}// 开启线程池private static final ExecutorService CACHE_REBUILD_EXECUTOR = Executors.newFixedThreadPool(10);public Shop queryWithLogicalExpire(Long id) {String key = CACHE_SHOP_KEY + id;// 1.从redis中查询店铺缓存String shopJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);// 2.判断缓存是否存在if (StrUtil.isBlank(shopJson)) {return null;}// 4.命中，需要把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String localKey = LOCK_SHOP_KEY+id;boolean isLock = tryLock(localKey);// 5.3 判断是否获取锁成功if (isLock) {// 6.3 开启独立线程，实现缓存重建CACHE_REBUILD_EXECUTOR.submit(() -> {// 重建缓存try {this.saveShop2Redis(id, 20L);} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);} finally {// 释放锁unlock(localKey);}});}// 6.4 返回过期的店铺信息return shop;}