Redis - 三大缓存问题（穿透、击穿、雪崩）

缓存穿透

概念： 查询一个数据库中也不存在的数据，数据库查询不到数据也就不会写入缓存，就会导致一直查询数据库

解决方法：

1. 缓存空数据

如果数据库也查询不到，就把空结果进行缓存

缺点是 - 消耗内存

2. 使用布隆过滤器

布隆过滤器的作用 ：检索一个元素是否在某个集合中

布隆过滤器由组成 ： 位图 + 若干哈希函数

位图： 一个以 bit (位) 为单位的数组，数组中的每个单位只能存储二进制数 0 或 1 ，并且在初始状态下都为 1

比如数据库中有个 id=1 的数据，布隆过滤器会通过三个哈希函数分别计算出其哈希值为 1 、3 、7 ，将这三个位置的值置为 1

接着依次将数据库中的其他数据按照该方法写入布隆过滤器

如果此时请求查询 id = -1，根据那三个哈希函数计算得到的哈希值为 1 、 3 、 14 ，并且位图中 14 位置的值为0， 那么我们就可以肯定这个数据在MySQL中不存在

但如果 计算出来的值是 1 、 3 、 14 ，且这三个位置的值都为 1，那也不能确定 id=-1 的数据在数据库中存在，比如以下情况

1 、 3 、 14 三个位置的值都为 1 ，并不是因为 id=-1 的数据存在，而是恰巧 id=1 和 id=2 的存在使得 1 、 3 、 14 三个位置的值都为 1

我们可以想到，数组越小，误判的概率就越大，上面的位图只是做演示，实际上的位图长度非常长

在 Java 中提供了具体的实现方案 Redisson 和 Guava

布隆过滤器的预热 和 缓存的预热是在同一时刻进行的，之后的请求都会先打到布隆过滤器上，如果布隆过滤器判断该数据不存在直接返回，如果判断存在再放行查询缓存

缓存击穿

*概念：*一个非常热点的key在扛着大并发，当这个key过期的时候，持续的大并发就穿破缓存，直接打到数据库上，把数据库压垮

解决方法：

添加互斥锁（分布式锁）

当 线程1 查询缓存未命中时，添加一个互斥锁，接着查询数据库重建缓存，重建缓存的过程中，又来个 线程2 ，线程2 也不会命中缓存，那么 线程2 会尝试获取互斥锁，但是失败（因为此时被线程1持有），线程2 会休眠一会儿重试，直到 线程1 重建缓存成功，线程2 N次尝试后命中缓存

实例代码如下：

逻辑过期

概念： 对热点数据不设置过期时间，我们在写缓存的时候添加一个过期时间字段

其执行过程如下

线程1 查询缓存，发现数据已经逻辑过期，则获取互斥锁，并创建子线程 线程2 去重建缓存，然后直接返回过期的数据，在 线程2 重建缓存的过程中，又来个 线程3 发现缓存也过期了，而获取互斥锁失败，同样直接返回过期数据

两种方法的比较：

• 互斥锁 – 能保证数据的强一致性 但是 性能较差
• 逻辑过期 – 优先保证高可用，但是数据一致性较差

现实开发过程中，要根据不同的业务场景进行选择，如果业务中设计金钱交易，一般要保证高可用，选择互斥锁，而在互联网的场景中，更加注重用户体验的场景，首选逻辑过期方案

缓存雪崩

概念： 在同一个时段内，有大量的key同时失效 或者 Redis服务器宕机，导致大量请求到达服务器，带来巨大压力

解决方法：

如果是有大量的key同时失效 – 给不同的key的过期时间添加随机值

如果是Redis服务器宕机 – 搭建Redis高可用集群

兜底方案 – 给缓存业务添加降级限流策略

对于这三个问题，都可以使用 降级限流策略 解决，但是降级限流会影响用户体验