1. 缓存击穿产生
也叫做 热点 Key 问题,高并发访问并且缓存重建业务较复杂的 key 突然失效了,无数的请求想要重建缓存,大量的访问会在瞬间给数据库带来巨大冲击。
2. 解决方案
2.1 方案一:互斥锁
查询缓存不存在时,为查询数据库重构缓存这一操作加一互斥锁,使得多线程并发下,只有一个线程去查询数据库,其他线程等待,减小对数据库的压力。
优点:
- 无额外内存消耗
- 能保证一致性
- 实现起来比较简单
缺点:
- 进程需要等待,性能受到影响:所有请求都必须等待第一个线程完成缓存重构。
- 可能会有死锁的风险:可能我获取了一个锁了,另一个锁在另一个业务那里,但是另一个业务也等待着我释放锁,我们两个互相等待对方释放,导致死锁。
互斥锁的代码实现:
使用 setnx
命令获取锁,使用 del
释放锁 ,setnx
命令对应 StringRedisTemplate 中的 opsForValue().setIfAbsent
,设置成功返回 true
,设置失败返回 fasle
。
public static final String CACHE_SHOPSTYPE_LIST = "cache:shopsType:";@Resourceprivate StringRedisTemplate stringRedisTemplate; // 注入// 获取锁的方法private boolean tryLock(String key){boolean flag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "1", 10, TimeUnit.SECONDS);return BooleanUtil.isTrue(flag); // 防止出现 null}// 释放锁的方法private void unlock(String key){stringRedisTemplate.delete(key);}// 解决缓存击穿public Shop queryWithMutex(Long id) {String key = CACHE_SHOP_KEY + id;// 1. 从 Redis 中查询商户缓存String shonJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key); // 2. 判断是否存在// 2. 命中真实值,返回数据if(!StringUtil.isNullOrEmpty(shonJson)){Shop shop = JSONUtil.toBean(shonJson, Shop.class);return shop;}// 3. 命中空字符串,返回null (缓存穿透的添加空值解决方案)if(shonJson != null){return null;}// 4. 实现缓存重建try {// 4.1. 获取互斥锁boolean isLock = tryLock("lock:shop:" + id);// 4.2. 获取失败,等待一段时间,再去请求缓存 —— 使用递归实现if(!isLock){Thread.sleep(50);return queryWithMutex(id);}// 4.3. 获取成功,重建缓存Thread.sleep(200); // 模拟重建延迟// 4.3.1. 查询数据库shop = getById(id);// 4.3.1.1 数据库不存在 —— 将空值写入缓存(缓存穿透解决方案),返回 nullif(shop == null){stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", 2L, TimeUnit.MINUTES);return null;}// 4.3.1.2 数据库存在 —— 写入 Redis ,然后返回,实现缓存重建stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(shop), 30L, TimeUnit.MINUTES);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);} finally {// 11. 缓存重构结束,释放锁unlock("lock:shop:" + id);}return shop;}
2.2 方案二:逻辑过期
不设置 TTL ,为 Value 加上 expire 逻辑过期时间,通过业务逻辑判断缓存是否过期。
这样线程去查询缓存,其会判断逻辑时间是否过期,过期了会另开一个新线程,去更新数据。本线程不等待,直接返回过期的数据。若同时,另一个线程也来查询,发现得不到互斥锁,就会直接返回过期的数据,而不会等待。
优点:
- 线程无需等待,性能好
缺点:
- 不保证一致性
- 有额外内存消耗
- 实现复杂,需要进行逻辑判断
逻辑过期的代码实现
- 把对象封装为
RedisData
,在 RedisData 中添加LocalDateTime
属性
package com.hmdp.utils;
import lombok.Data;
import java.time.LocalDateTime;@Data
public class RedisData { // 把对象封装为 RedisData ,存入 Redis 中private LocalDateTime expireTime;private Object data;
}
- 逻辑过期关键代码实现
解释: 使用线程池开启新线程执行缓存重构,其他的线程直接返回过期数据。
// 创建一线程池private static final ExecutorService CACHE_REBUILD_EXECUTOR = Executors.newFixedThreadPool(10);// 获取锁的方法private boolean tryLock(String key){boolean flag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "1", 10, TimeUnit.SECONDS);return BooleanUtil.isTrue(flag); // 防止出现 null}// 释放锁的方法private void unlock(String key){stringRedisTemplate.delete(key);}// 缓存重构方法,为对象加入 expireSeconds 逻辑过期时间 // 传递的指为要缓存的对象 id ,和缓存的时间public void saveShop2Redis(Long id, Long expireSeconds) throws InterruptedException {Shop shop;shop = getById(id);Thread.sleep(200);if (shop == null){log.info("为 null");}RedisData redisData = new RedisData();redisData.setData(shop);redisData.setExpireTime(LocalDateTime.now().plusSeconds(expireSeconds));stringRedisTemplate.opsForValue().set(CACHE_SHOP_KEY+id, JSONUtil.toJsonStr(redisData));}// 使用逻辑过期的方式解决缓存击穿public Shop queryWithLogicalExpire(Long id) {String key = CACHE_SHOP_KEY + id;// 1. 从 Redis 中查询商户缓存String shonJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key); // 2. 判断是否存在// 2. 未命中if(StringUtil.isNullOrEmpty(shonJson)){return null;}// 3. 命中// 3.1 得到缓存对象 —— JSON 反序列化为 RedisData 对象RedisData redisData = JSONUtil.toBean(shonJson, RedisData.class);JSONObject data = (JSONObject)redisData.getData();Shop shop = JSONUtil.toBean(data, Shop.class);LocalDateTime expireTime = redisData.getExpireTime(); // 得到过期时间// 3.2 判断是否过期if(expireTime.isAfter(LocalDateTime.now())){// 3.2.1 未过期,直接返回return shop;}// 3.2.1 过期,需要进行缓存重建// 3.2.1.1 获取互斥锁String lockKey = "lock:shop:" + id; // 锁的 keyboolean isLock = tryLock(lockKey);// 3.2.1.2 判断是否成功获取到互斥锁// 3.2.1.2.1 获取互斥锁失败,直接返回过期数据if(!isLock){return shop;}// 3.2.1.2.2 获取互斥锁成功,在开启一个线程进行缓存重建,然后返回数据CACHE_REBUILD_EXECUTOR.submit(()->{try {// 重建saveShop2Redis(id, 20L); // 设置 30 分钟} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);} finally {// 释放锁unlock(lockKey);}});return shop;}