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JAVA面試題之緩存擊穿、緩存穿透、緩存雪崩的三者區(qū)別

更新時間：2021年11月18日 16:03:53 作者：KnightHONG

當(dāng)服務(wù)器QPS比較高，并且對數(shù)據(jù)的實時性要求不高時，往往會接入緩存以達到快速Response、降低數(shù)據(jù)庫壓力的作用，常用來做緩存的中間件如Redis等。本文主要介紹了JAVA面試時常考的緩存擊穿、穿透、雪崩場景三者區(qū)別，有興趣的小伙伴可以看一下

前端發(fā)起一個請求，經(jīng)歷過三次握手后連接到服務(wù)器，想要獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，那么服務(wù)器接入了緩存中間件后，從接收到Request到最后的Response，到底是怎樣的一個流程呢？以下探討忽略掉參數(shù)校驗等邏輯，直接講最核心的鏈路。

調(diào)用鏈路

一個請求Request過來，服務(wù)器首先和緩存中間件建立連接，傳輸對應(yīng)key到緩存中間件中獲取相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，服務(wù)器拿到返回的結(jié)果后，判斷返回的結(jié)果是否有數(shù)據(jù)，如果有數(shù)據(jù)，則返回從緩存中拿到的結(jié)果。如果緩存中間件中沒有數(shù)據(jù)，則建立數(shù)據(jù)庫連接，訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，按照相應(yīng)邏輯拿到返回結(jié)果，判斷結(jié)果中是否有數(shù)據(jù)，如果有則返回對應(yīng)數(shù)據(jù)，如果沒有則按照業(yè)務(wù)場景要求，返回對應(yīng)結(jié)果（一般為null或者new一個空對象）。

緩存擊穿

含義：

什么是緩存擊穿？通俗的講指的是緩存中沒有數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)庫中有數(shù)據(jù)的場景。那為什么緩存中會沒有數(shù)據(jù)呢？一般是由于設(shè)置了緩存時間導(dǎo)致緩存過期，所以沒有數(shù)據(jù)。那緩存找不到數(shù)據(jù)去數(shù)據(jù)庫查詢就好了呀，為啥又叫擊穿？是因為要查詢這個key對應(yīng)的數(shù)據(jù)是一個熱點數(shù)據(jù)，并發(fā)訪問的量大，同時去查詢數(shù)據(jù)庫，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫壓力驟增，嚴(yán)重會打崩數(shù)據(jù)庫。

解決方案：

1、如果是不改變的數(shù)據(jù)，如一些常量值，則可以設(shè)置對應(yīng)熱點key永不過期。

2、加上互斥鎖，防止同一臺服務(wù)器同一時間有多個連接訪問數(shù)據(jù)庫。

// 偽代碼
public class Main {
    // 雙重檢測鎖
    public static String getHotData(String key) {
        // 先從緩存中間件獲取對應(yīng)熱點key數(shù)據(jù)
        String response = redis.get(key);
        // 緩存沒有數(shù)據(jù)
        if(Objects.isNull(response)) {
            // 保證一臺服務(wù)器同一時間只有一個線程訪問
            synchronized (Main.class) {
                // 假設(shè)A線程訪問進synchronized里，線程B, C阻塞在synchronsized外面
                // 線程A退出synchronized后，線程B和C應(yīng)該從redis中拿而不是再訪問數(shù)據(jù)庫
                response = redis.get(key);
                // 訪問數(shù)據(jù)庫 拿到數(shù)據(jù)后 寫進redis中
                if(Objects.isNull(response)) {
                    response = loadDataFromMySQL(key);
                    redis.set(key, response);
                }
            }
        }
        return response;
    }
}

3、加上分布式鎖，全局保證只有一個線程訪問數(shù)據(jù)庫。

// 偽代碼
public class Main {

    // 分布式唯一key
    public static String getHotData(String key, int tryTime) throws InterruptedException {
        if(tryTime >= 4) {
            return "";
        }

        // 先從緩存中間件獲取對應(yīng)熱點key數(shù)據(jù)
        String response = redis.get(key);
        // 緩存沒有數(shù)據(jù)
        if(Objects.isNull(response)) {
            // 保證整個服務(wù)集群同一時間只有一個線程訪問
            if (redis.tryLock()) {
                try {
                    // 訪問數(shù)據(jù)庫 拿到數(shù)據(jù)后 寫進redis中
                    if(Objects.isNull(response)) {
                        response = loadDataFromMySQL(key);
                        redis.set(key, response);
                    }
                } finally {
                    redis.unlock();
                }
            } else {
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
                getHotData(key, tryTime + 1);
            }
        }

        return response;
    }
}

緩存穿透

含義：

緩存穿透指的是緩存中間件和數(shù)據(jù)庫都沒有對應(yīng)的數(shù)據(jù)，但是不斷接收到請求獲取該key的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫壓力過大，甚至崩潰。

解決方案：

1、訪問數(shù)據(jù)庫也拿不到數(shù)據(jù)后，可以按照具體業(yè)務(wù)要求，在緩存層加上一個該key的值，設(shè)置一個過期時間，比如10s或者1min等。那為什么不設(shè)不過期呢？第一個是說因為該key可能有對應(yīng)的業(yè)務(wù)含義，有可能只是該時間點還沒有數(shù)據(jù)，所以不能設(shè)置不過期；第二個是說如果真的是惡意訪問，那么可能過一段時間就沒有類似請求，那么我們沒有必要一直把該數(shù)據(jù)留在緩存里。

2、增加校驗，如果是不符合預(yù)期的請求可以直接過濾，比如說緩存中存放了用戶信息，對應(yīng)的緩存key是和id有關(guān)系，那么如果你的id都是大于等于0的，對于小于0的id可以直接做過濾。

@Controller
public class Controller {
	@RequestMapping(value="/test")
	public String printHello(Integer id) {
        if(Objects.isNull(id) || id < 0) {
            return null;
        }
	
        // 處理對應(yīng)邏輯
	}
}

緩存雪崩

含義：

緩存雪崩指的是在同一個時間點，緩存中的大批量數(shù)據(jù)過期，并且還都是熱點數(shù)據(jù)，導(dǎo)致同一時間并發(fā)壓力都打到了數(shù)據(jù)庫中，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫壓力驟增，甚至宕機。有的人就會問了，這和緩存擊穿不是一個意思嗎？緩存擊穿指的是并發(fā)查詢某條熱點key數(shù)據(jù)，緩存雪崩指的是大批量。出現(xiàn)場景之一是在某些核心頁面，該頁面的內(nèi)容都放入了緩存，并且都設(shè)置了同樣的緩存時間。