緩存在架構(gòu)設(shè)計(jì)中占有重要地位。緩存在提升性能中也扮演重要的角色。常見的有對(duì)資源的緩存，比如數(shù)據(jù)庫連接池、http連接池，還有對(duì)數(shù)據(jù)的緩存等。緩存的設(shè)計(jì)可復(fù)雜也可簡單，但是需要考慮的點(diǎn)卻很多。

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緩存對(duì)象

設(shè)計(jì)緩存的時(shí)候一定要考慮的是，緩存的對(duì)象是什么，緩存哪些對(duì)象。緩存對(duì)象一定是熱數(shù)據(jù)，也就是頻繁被訪問。把對(duì)象加載到內(nèi)存是以犧牲內(nèi)存為代價(jià)的，如果緩存的對(duì)象不經(jīng)常訪問，那么就是在浪費(fèi)內(nèi)存，并且不但不會(huì)提升性能，還會(huì)因?yàn)槊新实偷脑蚪档托阅堋?/p>

緩存的大小

因?yàn)閮?nèi)存是有限的，所以緩存不能無限大，那么就要決定緩存多少數(shù)據(jù)以保證內(nèi)存不被撐爆。

緩存一致性

緩存一致性是必須要考慮的點(diǎn)。很多緩存設(shè)計(jì)都忘記了這一點(diǎn)，導(dǎo)致在使用緩存的時(shí)候經(jīng)常返回過期數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在更新的時(shí)候，緩存可以采用如下幾個(gè)策略：1.將緩存中的數(shù)據(jù)設(shè)置為無效或者刪除，再次查詢的時(shí)候重新去數(shù)據(jù)庫查詢并更新緩存;2.更新數(shù)據(jù)時(shí)，先更新緩存，再更新數(shù)據(jù)庫或者先更新緩存之后異步刷新到數(shù)據(jù)庫;3.直接更新數(shù)據(jù)庫，緩存定期去數(shù)據(jù)庫同步最新數(shù)據(jù)，這種方式需要容忍一定時(shí)間內(nèi)的不一致。緩存刷新策略一定要明確。作者本人在工作中遇到過這種情況：更新數(shù)據(jù)的接口有兩個(gè)，其中一個(gè)更新緩存后更新數(shù)據(jù)庫，另一個(gè)直接去更新的數(shù)據(jù)庫，由于沒有同步機(jī)制，導(dǎo)致總是偶現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況，而且只能重啟來規(guī)避。

緩存在哪里

對(duì)于緩存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置也是需要考慮的。如果是分布式系統(tǒng)或者近期會(huì)重構(gòu)成分布式的系統(tǒng)，緩存需要集中存儲(chǔ)，比如使用redis做緩存。如果是單機(jī)系統(tǒng)，最簡單的方式就是緩存到內(nèi)存中。緩存的存儲(chǔ)位置的訪問一定要快于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置，不然緩存就沒有意義了。

緩存流程

緩存流程

經(jīng)典緩存問題

1.緩存穿透

緩存穿透是指客戶端訪問即不在緩存中的數(shù)據(jù)又不在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。這種訪問過多會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫掛掉影響正常訪問。對(duì)于這種問題，可以在數(shù)據(jù)訪問前做校驗(yàn)，過濾掉不存在的數(shù)據(jù)訪問，必須不合法的查詢字段或者使用布隆過濾器，篩選掉不存在的數(shù)據(jù);也可以將不存在的數(shù)據(jù)在緩存中建立空值緩存。

2.緩存擊穿

緩存擊穿是指客戶端訪問不在緩存中但數(shù)據(jù)庫中存在的數(shù)據(jù)。如果對(duì)某個(gè)key的訪問量很大，這個(gè)時(shí)候緩存過期了，那么就會(huì)有很多的訪問漏到數(shù)據(jù)庫層面去訪問數(shù)據(jù)。這個(gè)問題可以采用如下方法解決：熱點(diǎn)數(shù)據(jù)常駐緩存;訪問在緩存中沒有拿到數(shù)據(jù)，在需要去數(shù)據(jù)庫中訪問數(shù)據(jù)時(shí)加鎖處理，只漏過一個(gè)訪問去數(shù)據(jù)庫查詢數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)更新到緩存，其他訪問加鎖失敗，后續(xù)從緩存中取數(shù)據(jù)。

3.緩存雪崩

緩存雪崩是指大量的key過期，導(dǎo)致訪問落到數(shù)據(jù)庫上。這個(gè)問題的解決方法如下：1.每個(gè)緩存數(shù)據(jù)設(shè)置不同的緩存時(shí)間，避免大量的緩存同時(shí)過期;2.添加的節(jié)點(diǎn)預(yù)熱。在需要添加緩存節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，先做緩存預(yù)熱，避免大量訪問未命中的情況;3.對(duì)于熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的判斷采用延遲的策略。在訪問緩存中不存在的數(shù)據(jù)的時(shí)候，不直接將它設(shè)置成最熱數(shù)據(jù)，而是設(shè)置到緩存數(shù)據(jù)按熱度排序中間的位置，避免某一時(shí)刻大量訪問冷數(shù)據(jù)導(dǎo)致熱數(shù)據(jù)被剔除緩存的情況。

建議

不建議在架構(gòu)設(shè)計(jì)的最初階段就采用緩存。首先，采用緩存容易掩蓋一些問題，比如業(yè)務(wù)邏輯導(dǎo)致的性能低下在由于緩存的存在在初期不容易暴露;再有就是在最初階段有的時(shí)候很難去判斷什么是熱數(shù)據(jù)什么是冷數(shù)據(jù)，需要緩存什么;如果已經(jīng)確定要在系統(tǒng)中引入緩存那么一定要考慮好上面的幾點(diǎn)。