4.18---缓存相关问题（操作原子性，击穿，穿透，雪崩，redis优势）

为什么要用redis做一层缓存，相比直接查mysql有什么优势？

首先介绍Mysql自带缓存机制的问题：

MySQL 的缓存机制存在一些限制和问题,它自身带的缓存功能Query Cache只能缓存完全相同的查询语句，对于稍有不同的查询语句，即使查询的是相同的数据，也无法命中缓存。而且数据库中数据发生变化时，也不会自动更新；此外Query Cache 的缓存命中率也会受到并发访问的影响，当多个并发查询同时访问同一个数据时，可能会导致缓存的命中率下降。

然后介绍相比起MySQL ，redis缓存的一些优势：

1.数据类型丰富

Redis 支持多种数据类型，包括字符串、哈希、列表、集合和有序集合等。多种数据类型可以保证它能实现更多功能（例如排序）

2.可以内存管理

Redis 将所有数据存储在内存中，因此读写速度非常快。同时，Redis 也提供了一些内存管理的功能，例如可以设置数据的过期时间，当数据过期时会自动从内存中删除。避免浪费内存资源。

3.支持高并发

Redis 是单线程的，通过使用事件驱动的方式处理客户端请求。单线程模型，可以避免了多线程之间的竞争，省去了多线程切换带来的时间和性能上的开销，也不会导致死锁

4.支持持久化

  Redis 提供了两种持久化方式，分别是 RDB（Redis Database）和 AOF（Append Only File）。RDB 是将内存中的数据定期保存到磁盘上，而 AOF 则是将每个写操作追加到文件中。这两种方式可以保证数据的持久化，即使 Redis 重启或崩溃，也可以通过加载持久化文件来恢复数据。

如何保证缓存与数据库的操作的同时成功或失败？

1.双写模式（Cache-Aside Pattern）

先更新数据库，再删除缓存

如果缓存删除失败，可以通过重试机制或异步队列处理

2. 事务消息

使用支持事务的消息队列（如RocketMQ），将缓存操作作为事务的一部分。只有数据库操作成功后，才会提交缓存操作

3. 数据库binlog监听

使用Canal、Debezium等工具监听数据库binlog，将变更事件同步到缓存，确保最终一致性。

 

缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩，什么是缓存xx？如何解决这个问题？这几个解决方案各自的优势和缺点分别是什么？

缓存穿透

介绍：

指客户端请求的数据在缓存和数据库中都不存在，缓存永远不会生效，请求都会打到数据库。

解决方案：

方案	介绍	优点	缺点
缓存空对象	对查询结果为null的key也进行缓存	实现简单	可能缓存大量无效数据
布隆过滤器	底层是一个二进制数组，进行哈希映射。（数据key先访问布隆滤波器，不存在直接返回，存在进入redis）	空间效率高	存在误判的情况。（哈希冲突） 存在数据更新问题。（数据库更新要同步更新布隆过滤器）
数据校验	加强用户id校验；做好数据的基础格式校验	轻量级	防御范围有限
热点参数限流			能力有限

缓存雪崩

介绍：

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。

解决方案：

方案	介绍	优点	缺点
错开过期时间	给不同的Key的TTL（过期时间）添加随机值	简单	无法应对宕机
多级缓存	本地缓存+分布式缓存	可靠性高	成本高
熔断降级	缓存不可用时启用降级策略	保护系统	影响用户体验（因为一直返回默认信息）
集群部署	Redis集群保证高可用

缓存击穿

介绍：

热点Key问题的特殊情况，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（过期时间），无数请求都无法从缓存中获取数值转而都开始访问数据库。

解决方案：

方案	介绍	优点	缺点
互斥锁	线程并行访问会崩溃的话就把访问变成串行，tryLock+double check实现	没有额外内存消耗 保证一致性 实现简单	可能性能瓶颈 可能死锁
逻辑过期	将过期时间设置到redis的value中，线程1查缓存，通过value判断出来已过期，获得锁，然后开启新线程进行缓存数据重建以及重新设置过期时间。期间有其他线程访问缓存数据只会返回过期数据。	线程无需等待 性能较好	不保证一致性 有额外内存消耗（新线程） 实现较复杂