Redis缓存 缓存穿透+缓存雪崩+缓存击穿的原因及其解决方案

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一、缓存穿透是什么？

缓存穿透是指查询一个根本不存在的数据，缓存层和持久层都不会命中。在工作中如果持久层通过查不到数据就则不写入缓存层，缓存穿透导致每次请求都要到持久层中去查询，失去了缓存保护后端持久的意义。
缓存穿透示意图：

解决方案：

1、缓存空对象
缓存空对象，在持久层没有命中情况下，对key进行set（key，null）
但缓存空对象也存在问题，一：value为空并不意味着不占用内存空间，空值做了缓存，意味着缓存了更多的键，需要更多的存储空间，可以对这类数据设置较短的过期时间，让其自动剔除。
2、布隆过滤器拦截
在访问持久层和缓存层之前，将存在的key用布隆过滤器提前保存起来，做第一层拦截，当收到一个对key请求时先用布隆过滤器验证是否存在，如果存在再写入布隆过滤器。

方案对比：

二、缓存雪崩是什么？

由于缓存层承载着大量请求，有效保护了存储层，但是如果缓存层由于某些原因不可用（宕机）或者大量缓存在同一时间内全部失效，大量请求这接到达存储层，存储压力过大导致缓存雪崩。

解决方案

1、缓存的过期时间设置随机值，尽量用不同的key过期时间不同。
2、可以采用多级缓存，本地进程设置一级缓存，redis作为二级缓存，不同级别的缓存设置的超时时间不同，及时某级缓存过期了，也有其他级缓存兜底

三、缓存击穿是什么？

1、当前的key是一个热点key（例如一个秒杀活动），并发量非常大。
2、重建缓存不能在短时间内完成，可能是一个复杂计算，例如多个sql，多个io，多个依赖等；
在缓存失效的瞬间，有大量线程来重建缓存，造成后端负载过大，甚至可能让应用崩溃；

解决方案

1、分布式互斥锁
只允许一个线程重建缓存，其他线程等待重建缓存的线程执行完，重新从缓存获取数据即可。set（key，value，timeout）

2、永不过期
1、确实没有设置过期时间，所以不会出现热点key过期后产生的问题，也就是“物理”不过期。
2、为每个value设置一个逻辑过期时间，当发现超过逻辑过期时间后，会使用单独的线程去更新缓存