本文收集了一些 Redis 使用中經(jīng)常遇到的一些問題，和與之相對應(yīng)的解決方案，這些內(nèi)容不但會出現(xiàn)在實(shí)際工作中，也是面試的高頻問題，接下來一起來看。

一、緩存雪崩

緩存雪崩是指在短時間內(nèi)，有大量緩存同時過期，導(dǎo)致大量的請求直接查詢數(shù)據(jù)庫，從而對數(shù)據(jù)庫造成了巨大的壓力，嚴(yán)重情況下可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫宕機(jī)的情況叫做緩存雪崩。

我們先來看下正常情況下和緩存雪崩時程序的執(zhí)行流程圖，正常情況下系統(tǒng)的執(zhí)行流程如下圖所示：

緩存雪崩的執(zhí)行流程，如下圖所示：

以上對比圖可以看出緩存雪崩對系統(tǒng)造成的影響，那如何解決緩存雪崩的問題？

緩存雪崩的常用解決方案有以下幾個。

1.加鎖排隊(duì)

加鎖排隊(duì)可以起到緩沖的作用，防止大量的請求同時操作數(shù)據(jù)庫，但它的缺點(diǎn)是增加了系統(tǒng)的響應(yīng)時間，降低了系統(tǒng)的吞吐量，犧牲了一部分用戶體驗(yàn)。

加鎖排隊(duì)的代碼實(shí)現(xiàn)，如下所示：

// 緩存 key
String cacheKey = "userlist";
// 查詢緩存
String data = jedis.get(cacheKey);
if (StringUtils.isNotBlank(data)) {
    // 查詢到數(shù)據(jù)，直接返回結(jié)果
    return data;
} else {
    // 先排隊(duì)查詢數(shù)據(jù)庫，在放入緩存
    synchronized (cacheKey) {
        data = jedis.get(cacheKey);
        if (!StringUtils.isNotBlank(data)) { // 雙重判斷
            // 查詢數(shù)據(jù)庫
            data = findUserInfo();
            // 放入緩存
            jedis.set(cacheKey, data);
        }
        return data;
    }
}

以上為加鎖排隊(duì)的實(shí)現(xiàn)示例，讀者可根據(jù)自己的實(shí)際項(xiàng)目情況做相應(yīng)的修改。

2.隨機(jī)化過期時間

為了避免緩存同時過期，可在設(shè)置緩存時添加隨機(jī)時間，這樣就可以極大的避免大量的緩存同時失效。

示例代碼如下：

// 緩存原本的失效時間
int exTime = 10 * 60;
// 隨機(jī)數(shù)生成類
Random random = new Random();
// 緩存設(shè)置
jedis.setex(cacheKey, exTime+random.nextInt(1000) , value);

3.設(shè)置二級緩存

二級緩存指的是除了 Redis 本身的緩存，再設(shè)置一層緩存，當(dāng) Redis 失效之后，先去查詢二級緩存。

例如可以設(shè)置一個本地緩存，在 Redis 緩存失效的時候先去查詢本地緩存而非查詢數(shù)據(jù)庫。

加入二級緩存之后程序執(zhí)行流程，如下圖所示：

二、緩存穿透

緩存穿透是指查詢數(shù)據(jù)庫和緩存都無數(shù)據(jù)，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫查詢無數(shù)據(jù)，出于容錯考慮，不會將結(jié)果保存到緩存中，因此每次請求都會去查詢數(shù)據(jù)庫，這種情況就叫做緩存穿透。

緩存穿透執(zhí)行流程如下圖所示：

其中紅色路徑表示緩存穿透的執(zhí)行路徑，可以看出緩存穿透會給數(shù)據(jù)庫造成很大的壓力。

緩存穿透的解決方案有以下幾個。

1.使用過濾器

我們可以使用過濾器來減少對數(shù)據(jù)庫的請求，例如使用我們前面章節(jié)所學(xué)的布隆過濾器，我們這里簡單復(fù)習(xí)一下布隆過濾器，它的原理是將數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)哈希到 bitmap 中，每次查詢之前，先使用布隆過濾器過濾掉一定不存在的無效請求，從而避免了無效請求給數(shù)據(jù)庫帶來的查詢壓力。

2.緩存空結(jié)果

另一種方式是我們可以把每次從數(shù)據(jù)庫查詢的數(shù)據(jù)都保存到緩存中，為了提高前臺用戶的使用體驗(yàn) (解決長時間內(nèi)查詢不到任何信息的情況)，我們可以將空結(jié)果的緩存時間設(shè)置得短一些，例如 3~5 分鐘。

三、緩存擊穿

緩存擊穿指的是某個熱點(diǎn)緩存，在某一時刻恰好失效了，然后此時剛好有大量的并發(fā)請求，此時這些請求將會給數(shù)據(jù)庫造成巨大的壓力，這種情況就叫做緩存擊穿。

緩存擊穿的執(zhí)行流程如下圖所示：

它的解決方案有以下幾個。

1.加鎖排隊(duì)

此處理方式和緩存雪崩加鎖排隊(duì)的方法類似，都是在查詢數(shù)據(jù)庫時加鎖排隊(duì)，緩沖操作請求以此來減少服務(wù)器的運(yùn)行壓力。

2.設(shè)置永不過期

對于某些熱點(diǎn)緩存，我們可以設(shè)置永不過期，這樣就能保證緩存的穩(wěn)定性，但需要注意在數(shù)據(jù)更改之后，要及時更新此熱點(diǎn)緩存，不然就會造成查詢結(jié)果的誤差。

3.緩存預(yù)熱

首先來說，緩存預(yù)熱并不是一個問題，而是使用緩存時的一個優(yōu)化方案，它可以提高前臺用戶的使用體驗(yàn)。

緩存預(yù)熱指的是在系統(tǒng)啟動的時候，先把查詢結(jié)果預(yù)存到緩存中，以便用戶后面查詢時可以直接從緩存中讀取，以節(jié)約用戶的等待時間。

緩存預(yù)熱的執(zhí)行流程，如下圖所示：

緩存預(yù)熱的實(shí)現(xiàn)思路有以下三種：

• 把需要緩存的方法寫在系統(tǒng)初始化的方法中，這樣系統(tǒng)在啟動的時候就會自動的加載數(shù)據(jù)并緩存數(shù)據(jù)；
• 把需要緩存的方法掛載到某個頁面或后端接口上，手動觸發(fā)緩存預(yù)熱；
• 設(shè)置定時任務(wù)，定時自動進(jìn)行緩存預(yù)熱。

小結(jié)

本文介紹了緩存雪崩產(chǎn)生的原因是因?yàn)槎虝r間內(nèi)大量緩存同時失效，而導(dǎo)致大量請求直接查詢數(shù)據(jù)庫的情況，解決方案是加鎖、隨機(jī)設(shè)置過期時間和設(shè)置二級緩存等。

還介紹了查詢數(shù)據(jù)庫無數(shù)據(jù)時會導(dǎo)致的每次空查詢都不走緩存的緩存穿透問題，解決方案是使用布隆過濾器和緩存空結(jié)果等。

同時還介紹了緩存在某一個高并發(fā)時刻突然失效導(dǎo)致的緩存擊穿問題，以及解決方案——加鎖、設(shè)置永不過期等方案，最后還介紹了優(yōu)化系統(tǒng)性能的手段緩存預(yù)熱。