西安高端品牌网站,网站开发好了如何上线,网页设计字号设置代码,哈尔滨网站建设托管公司文章目录 缓存问题缓存穿透问题的解决思路编码解决商品查询的缓存穿透问题 缓存雪崩问题及解决思路缓存击穿问题及解决思路问题分析使用锁来解决代码实现 逻辑过期方案代码实现 缓存问题
我们熟知的是用到缓存就会遇到缓存三大问题#xff1a;
缓存穿透缓存击穿缓存雪崩
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我们熟知的是用到缓存就会遇到缓存三大问题
缓存穿透缓存击穿缓存雪崩
接下来让我介绍在黑马点评中这三个问题是如何解决了。
缓存穿透问题的解决思路
缓存穿透 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这些请求都会打到数据库。
常见的解决方案有两种
缓存空对象 优点实现简单维护方便缺点 额外的内存消耗可能造成短期的不一致 布隆过滤 优点内存占用较少没有多余key缺点 实现复杂存在误判可能
缓存空对象思路分析当我们客户端访问不存在的数据时先请求redis但是此时redis中没有数据此时会访问到数据库但是数据库中也没有数据这个数据穿透了缓存直击数据库我们都知道数据库能够承载的并发不如redis这么高如果大量的请求同时过来访问这种不存在的数据这些请求就都会访问到数据库简单的解决方案就是哪怕这个数据在数据库中也不存在我们也把这个数据存入到redis中去这样下次用户过来访问这个不存在的数据那么在redis中也能找到这个数据就不会进入到缓存了
布隆过滤布隆过滤器其实采用的是哈希思想来解决这个问题通过一个庞大的二进制数组走哈希思想去判断当前这个要查询的这个数据是否存在如果布隆过滤器判断存在则放行这个请求会去访问redis哪怕此时redis中的数据过期了但是数据库中一定存在这个数据在数据库中查询出来这个数据后再将其放入到redis中假设布隆过滤器判断这个数据不存在则直接返回。
这种方式优点在于节约内存空间存在误判误判原因在于布隆过滤器走的是哈希思想只要哈希思想就可能存在哈希冲突
编码解决商品查询的缓存穿透问题
查询数据时如果这个数据不存在还是会把这个数据写入到Redis中并且将value设置为空欧当再次发起查询时我们如果发现命中之后判断这个value是否是null如果是null则是之前写入的数据证明是缓存穿透数据如果不是则直接返回数据。
public R,ID R queryWithPassThrough(String keyPrefix, ID id, ClassR type, FunctionID, R dbFallback, Long time, TimeUnit unit){String key keyPrefix id;// 1.从redis查询商铺缓存String json stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);// 2.判断是否存在if (StrUtil.isNotBlank(json)) {// 3.存在直接返回return JSONUtil.toBean(json, type);}// 判断命中的是否是空值if (json ! null) {// 返回一个错误信息return null;}// 4.不存在根据id查询数据库R r dbFallback.apply(id);// 5.不存在返回错误if (r null) {// 将空值写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, , CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);// 返回错误信息return null;}// 6.存在写入redisthis.set(key, r, time, unit);return r;}缓存雪崩问题及解决思路
缓存雪崩是指在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
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 一般情况下我们都采用随机值过期的来解决雪崩问题。
缓存击穿问题及解决思路
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。
常见的解决方案有两种
互斥锁方案由于保证了互斥性所以数据一致且实现简单因为仅仅只需要加一把锁而已也没其他的事情需要操心所以没有额外的内存消耗缺点在于有锁就有死锁问题的发生且只能串行执行性能肯定受到影响
逻辑过期方案 线程读取过程中不需要等待性能好有一个额外的线程持有锁去进行重构数据但是在重构数据完成前其他的线程只能返回之前的数据且实现起来麻烦
问题分析
假设线程1在查询缓存之后本来应该去查询数据库然后把这个数据重新加载到缓存的此时只要线程1走完这个逻辑其他线程就都能从缓存中加载这些数据了但是假设在线程1没有走完的时候后续的线程2线程3线程4同时过来访问当前这个方法 那么这些线程都不能从缓存中查询到数据那么他们就会同一时刻来访问查询缓存都没查到接着同一时间去访问数据库同时的去执行数据库代码对数据库访问压力过大如果有人利用此漏洞进行攻击就会导致数据库崩溃。
使用锁来解决
因为锁能实现互斥性。假设线程过来只能一个人一个人的来访问数据库从而避免对于数据库访问压力过大但这也会影响查询的性能因为此时会让查询的性能从并行变成了串行我们可以采用tryLock方法 double check来解决这样的问题。
假设现在线程1过来访问他查询缓存没有命中但是此时他获得到了锁的资源那么线程1就会一个人去执行逻辑假设现在线程2过来线程2在执行过程中并没有获得到锁那么线程2就可以进行到休眠直到线程1把锁释放后线程2获得到锁然后再来执行逻辑此时就能够从缓存中拿到数据了。 代码实现
加锁的核心方案就是在redis未查询到数据时如果向数据库就要获取锁未获取到锁的线程就暂停执行这样就可以把原来并行的程序变成单线程的程序从而减少并发带来的问题。
public Shop queryWithMutex(Long id) {String key CACHE_SHOP_KEY id;// 1、从redis中查询商铺缓存String shopJson stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);// 2、判断是否存在if (StrUtil.isNotBlank(shopJson)) {// 存在,直接返回return JSONUtil.toBean(shopJson, Shop.class);}//判断命中的值是否是空值if (shopJson ! null) {//返回一个错误信息return null;}// 4.实现缓存重构//4.1 获取互斥锁String lockKey lock:shop: id;Shop shop null;try {boolean isLock tryLock(lockKey);// 4.2 判断否获取成功if(!isLock){//4.3 失败则休眠重试Thread.sleep(50);return queryWithMutex(id);}//4.4 成功根据id查询数据库shop getById(id);// 5.不存在返回错误if(shop null){//将空值写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key,,CACHE_NULL_TTL,TimeUnit.MINUTES);//返回错误信息return null;}//6.写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key,JSONUtil.toJsonStr(shop),CACHE_NULL_TTL,TimeUnit.MINUTES);}catch (Exception e){throw new RuntimeException(e);}finally {//7.释放互斥锁unlock(lockKey);}return shop;}逻辑过期方案
方案分析我们之所以会出现这个缓存击穿问题主要原因是在于我们对key设置了过期时间假设我们不设置过期时间其实就不会有缓存击穿的问题但是不设置过期时间这样数据不就一直占用我们内存了吗我们可以采用逻辑过期方案。
我们把过期时间设置在 redis的value中注意这个过期时间并不会直接作用于redis而是我们后续通过逻辑去处理。假设线程1去查询缓存然后从value中判断出来当前的数据已经过期了此时线程1去获得互斥锁那么其他线程会进行阻塞获得了锁的线程他会开启一个 线程去进行 以前的重构数据的逻辑直到新开的线程完成这个逻辑后才释放锁 而线程1直接进行返回假设现在线程3过来访问由于线程线程2持有着锁所以线程3无法获得锁线程3也直接返回数据只有等到新开的线程2把重建数据构建完后其他线程才能走返回正确的数据。
这种方案巧妙在于异步的构建缓存缺点在于在构建完缓存之前返回的都是脏数据。
代码实现
核心思路相较于原来从缓存中查询不到数据后直接查询数据库而言现在的方案是 进行查询之后如果从缓存没有查询到数据则进行互斥锁的获取获取互斥锁后判断是否获得到了锁如果没有获得到则休眠过一会再进行尝试直到获取到锁为止才能进行查询
如果获取到了锁的线程再去进行查询查询后将数据写入redis再释放锁返回数据利用互斥锁就能保证只有一个线程去执行操作数据库的逻辑防止缓存击穿 操作锁的代码
核心思路就是利用redis的setnx方法来表示获取锁该方法含义是redis中如果没有这个key则插入成功返回1在stringRedisTemplate中返回true 如果有这个key则插入失败则返回0在stringRedisTemplate返回false我们可以通过true或者是false来表示是否有线程成功插入key成功插入的key的线程我们认为他就是获得到锁的线程。 private boolean tryLock(String key) {Boolean flag stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, 1, 10, TimeUnit.SECONDS);return BooleanUtil.isTrue(flag);
}private void unlock(String key) {stringRedisTemplate.delete(key);
}操作代码 public Shop queryWithMutex(Long id) {String key CACHE_SHOP_KEY id;// 1、从redis中查询商铺缓存String shopJson stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);// 2、判断是否存在if (StrUtil.isNotBlank(shopJson)) {// 存在,直接返回return JSONUtil.toBean(shopJson, Shop.class);}//判断命中的值是否是空值if (shopJson ! null) {//返回一个错误信息return null;}// 4.实现缓存重构//4.1 获取互斥锁String lockKey lock:shop: id;Shop shop null;try {boolean isLock tryLock(lockKey);// 4.2 判断否获取成功if(!isLock){//4.3 失败则休眠重试Thread.sleep(50);return queryWithMutex(id);}//4.4 成功根据id查询数据库shop getById(id);// 5.不存在返回错误if(shop null){//将空值写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key,,CACHE_NULL_TTL,TimeUnit.MINUTES);//返回错误信息return null;}//6.写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key,JSONUtil.toJsonStr(shop),CACHE_NULL_TTL,TimeUnit.MINUTES);}catch (Exception e){throw new RuntimeException(e);}finally {//7.释放互斥锁unlock(lockKey);}return shop;}
