用互斥锁解决缓存击穿

news2024/10/5 19:19:34

我先说一下正常的业务流程：需要查询店铺数据，我们会先从redis中查询，判断是否能命中，若命中说明redis中有需要的数据就直接返回；没有命中就需要去mysql数据库查询，在数据库中查到了就返回数据并把该数据存入redis中，若mysql数据库中也查不到就返回null，并返回错误信息：该信息不存在。

代码是用springboot+mybatis plus +redis+mysql实现的。

想看最初的mapper，service，controller层代码，就是解决缓存击穿之前的代码的话，可以去我的缓存穿透文章中看看，里面有，这里就不在写一遍了。

下面让我来简单解释一下什么是缓存击穿：

缓存击穿问题也叫热点key问题，就是一个被高并发访问并且缓存重建业务复杂的存储在redis中的key突然失效，无数请求就会瞬间打到数据库造成巨大冲击。

解决方法：有俩个

一个是互斥锁：这个互斥锁只能有一个线程拿到，拿到互斥锁的线程才能去查询数据库，并写入redis缓存，期间其他查询该数据的线程会全进入等待。缺点：性能差，且存在死锁的可能。

另一个是逻辑过期时间：这个是不给存入的key设置过期时间，而是将过期时间写入value中，时间过期后，一个线程获取互斥锁然后另开一个新线程去查询数据库，写入缓存并释放锁。而老线程直接返回查到的旧数据，期间其他获取互斥锁失败的线程查询也会返回旧数据。缺点：有额外的内存消耗，不保证数据一致性，实现优点复杂。这个另写一个文章来进行代码实现。本文章只说用互斥锁解决。

代码实现：

互斥锁：实现互斥锁，我们用的是redis的setnx key value命令，该命令只有在key不存在时才会创建成功，若key已存在就会创建失败。

我们先写一下获取互斥锁和释放锁的方法

private boolean tryLock(String key) {
        //参数分别是，key，value，过期时间，过期时间的单位
        //这里过期时间用的事先写的静态变量，10L
        Boolean flag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "1", LOCK_SHOP_TTL, TimeUnit.SECONDS);
        return BooleanUtil.isTrue(flag); //如果直接返回flag，当flag为null时，会做拆箱，报错空指针。
    }

    private void UnLock(String key) {
        stringRedisTemplate.delete(key);
    }

用互斥锁解决缓存击穿：

@Service
public class ShopServiceImpl extends ServiceImpl<ShopMapper, Shop> implements IShopService {


    @Resource
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;


    public Result queryById(Long id) {
        //缓存穿透
        //Shop shop = queryWithPassThrough(id);

        //用互斥锁解决缓存击穿
        Shop shop = queryWithMutex(id);
        if (shop==null){
            return Result.fail("店铺不存在");
        }
       
        return Result.ok(shop);
    }


public Shop queryWithMutex(Long id) {
        //1.从redis查询数据缓存
        String key = CACHE_SHOP_KEY + id;
        String shopJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);
        //2.判断是否存在
        if (StrUtil.isNotBlank(shopJson)) { //isNOtBlank方法只有有值字符串才会返回true，null和空值都会返回false
            //3.存在，返回
            Shop shop = JSONUtil.toBean(shopJson, Shop.class);
            return shop;
        }
        //shopJson不存在
        //判断查到的数据是否为空值（这个空值指的不是null，是空字符串）
        if (shopJson != null) {
            //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_KEY + id;
        boolean lock = tryLock(lockKey);
        //4.2判断是否获取成功
        Shop shop = null;
        try {
            if (!lock) {
                //4.3失败，休眠并重试
                Thread.sleep(50);
                return queryWithMutex(id);

            }
            //4.4成功，根据id查询数据库
            shop = getById(id);
            //模拟数据库重建的延时
            Thread.sleep(200);
            //5.不存在，返回错误
            if (shop == null) {
                //将空值缓存到redis
                stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);
                return null;
            }
            //6.存在，写入redis
            stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(shop), CACHE_SHOP_TTL, TimeUnit.MINUTES);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            //7.释放互斥锁
            UnLock(lockKey);
        }
        //8.返回
        return shop;
    }
}

下面让我们来用Jmeter测试一下：