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【Redis】缓存穿透、缓存雪崩、缓存击穿

2025/8/12 0:08:41 来源:https://blog.csdn.net/2302_79952574/article/details/147963205  浏览:    关键词:【Redis】缓存穿透、缓存雪崩、缓存击穿

1.缓存穿透

是指客户端请求的数据在缓存中和数据库中都不存在,这样缓存永远不会生效,导致请求直接穿透缓存到达数据库,给数据库带来压力的情况。


常见的解决方案有两种:

缓存空对象:实现简单,维护方便;但产生了额外的内存消耗(可以给该对象设置一个很短的 TTL ,时间一到,就被清除了),可能造成短期的不一致(在缓存空对象的有效期内,数据库中新增了该数据,但缓存中的空值尚未过期,导致客户端仍然获取到旧的空值,直到缓存过期后才会更新为真实数据。)。

布隆过滤:内存占用少,没有多余key;但实现复杂,存在误判可能


方案一比较常用,这里是该方法的实现:

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.判断是否存在
        if (StrUtil.isNotBlank(shopJson)) {//只有 返回字符串 才为真;null,空字符串,换行都会返回false
           //3.存在,直接返回
           Shop shop = JSONUtil.toBean(shopJson, Shop.class);//字符串转成shop对象
           return Result.ok(shop);
         }
        //判断命中的是否是空值
        if (shopJson != null){
            //返回一个错误信息
            return Result.fail("店铺信息不存在!");
        }

        //4.不存在,根据id查询数据库
        Shop shop = getById(id);//shop对象
        //5.不存在,返回错误
        if (shop == null) {
            //缓存穿透
            //将空值写入redis
            //返回错误
                  stringRedisTemplate.opsForValue().set(key,"",CACHE_NULL_TTL,TimeUnit.MINUTES);

        //shop对象转成json形式存入
            return Result.fail("店铺不存在!");
        }

        //6.存在,数据写入redis
                stringRedisTemplate.opsForValue().set(key,JSONUtil.toJsonStr(shop),CACHE_SHOP_TTL, TimeUnit.MINUTES);

        //shop对象转成json形式存入
        //7.返回
        return Result.ok(shop);

以上这两种都属于被动的方案,事实上我们可以主动的采取一些措施解决缓存穿透,比如:增加ID的复杂度,避免被猜测ID规律;做好数据的基础格式校验;加强用户权限校验;做好热点参数的限流。


2.缓存雪崩

缓存雪崩是指在同一时间段内大量缓存数据同时失效(过期)或者Redis服务宕机,导致大量请求瞬间穿透缓存层,直接冲击后端数据库,造成数据库负载骤增甚至崩溃,最终引发系统整体不可用的现象。

解决方案:

  • 给不同的Key的TTL添加随机值
  • 利用Redis集群提高服务的可用性
  • 给缓存业务添加降级限流策略
  • 给业务添加多级缓存

3.缓存击穿

该问题也叫做热点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,无数的请求访问会在瞬间给数据库带来巨大的冲击。


解决方案:

互斥锁:没有额外的内存消耗,保证了一致性,实现比较简单;但是线程需要等待,性能受影响,可能有死锁风险。

代码实现:

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.判断是否存在if (StrUtil.isNotBlank(shopJson)) {//只有 返回字符串 才为真;null,空字符串,换行都会返回false//3.存在,直接返回Shop shop = JSONUtil.toBean(shopJson, Shop.class);//字符串转成shop对象return shop;}//判断命中的是否是空值if (shopJson != null){//返回一个错误信息return null;}//4.实现缓存重建//4.1 获取互斥锁String lockKey = "lock:shop:" + id;Shop shop = null;//shop对象try {boolean isLock = tryLock(lockKey);//4.2 判断是否获取成功if(!isLock){//4.3 失败,则休眠并重试//休眠Thread.sleep(50);//重试return queryWithMutex(id);}//4.4.从redis中查询店铺缓存String shopJson2 = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);//4.5.判断是否存在if (StrUtil.isNotBlank(shopJson2)) {//只有 返回字符串 才为真;null,空字符串,换行都会返回false//存在,直接返回Shop shop2 = JSONUtil.toBean(shopJson, Shop.class);//字符串转成shop对象return shop2;}//4.6 获取锁成功,但缓存仍不存在,根据id查询数据库shop = getById(id);// 模拟重建的延时Thread.sleep(200);//5.不存在,返回错误if (shop == null) {//缓存穿透//将空值写入redis//返回错误stringRedisTemplate.opsForValue().set(key,"",CACHE_NULL_TTL,TimeUnit.MINUTES);//shop对象转成json形式存入return null;}//6.存在,数据写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key,JSONUtil.toJsonStr(shop),CACHE_SHOP_TTL, TimeUnit.MINUTES);//shop对象转成json形式存入} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}finally {// 7. 释放互斥锁unLock(lockKey);}// 8.返回return shop;
}

逻辑过期:线程无需等待,性能较好;但是不保证一致性,有额外的内存消耗(存储过期时间),实现复杂。

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