redis缓存雪崩，缓存穿透

一、缓存雪崩：

缓存雪崩是指在非预期情况下，大量的缓存同时过期导致大量的请求直击数据库，可能因流量过大使得数据库直接崩溃。

预防措施：

设置不同的过期时间，避免同时过期。
事前通过在应用层增加熔断、限流等处理手段，避免数据库压力过大。
使用更持久的持久化方案，过期数据从持久层加载回缓存。
使用分布式锁或者队列，只允许一个线程查询数据库并写入缓存。
限制大批量操作，大批量操作往往导致数据库压力巨大。

在CacheConfig配置类中，我们定义了一个KeyGenerator，用来生成缓存的键，并且使用RedisCacheManager设置了一个全局的缓存过期时间，这个时间可以根据实际需要进行调整。

现在我们的getUserInfo方法就可以利用这个自定义的缓存管理器，对缓存的键进行管理，并且设置过期时间了。

Java示例：

下面是一个简单的实现过程，通过设置随机的过期时间，避免大量缓存同时过期：

如果你正在使用Spring和Spring Boot，你可以使用@Cacheable和SimpleKeyGenerator来简化操作。考虑以下的方法：

复制代码

@Cacheable(value = "userCache")
public String getUserInfo(String userId) {
    return databaseService.getUserInfo(userId);
}

默认情况下，这个缓存没有设置过期时间。为了避免缓存雪崩，你可以修改SimpleKeyGenerator为你自定义的方法，在这个自定义的方法里给每一个缓存项设置一个随机的过期时间。

复制代码

@Configuration
public class CacheConfig extends CachingConfigurerSupport {

    @Bean
    public KeyGenerator wiselyKeyGenerator() {
        return new KeyGenerator() {
            @Override
            public Object generate(Object target, Method method, Object... params) {
                StringBuilder sb = new StringBuilder();
                sb.append(target.getClass().getName());
                sb.append(method.getName());
                for (Object obj : params) {
                    sb.append(obj.toString());
                }
                return sb.toString();
            }
        };
    }

    @Bean
    public CacheManager cacheManager(RedisTemplate<?, ?> redisTemplate) {
        RedisCacheManager cacheManager = new RedisCacheManager(redisTemplate);
        // 缓存失效时间，单位是秒，这里设置了没30分钟失效一次，然后在实际使用中，我们从该缓存中获取数据就可以了
        cacheManager.setDefaultExpiration(1800L);
        return cacheManager;
    }
}

二、缓存穿透：

缓存穿透是指查询一个数据库中没有的数据，此时缓存不起作用，请求会穿透到数据库，当大量此类请求出现时，会给数据库带来极大的压力。

预防措施：

使用布隆过滤器。将所有可能的数据hash到一个足够大的bitmap里，一个一定不存在的数据会被这个bitmap拦截，从而避免对底层存储系统的查询压力。
无论数据是否存在，都进行缓存。对于不存在的数据，我们可以存储一个特殊的值，用于标识这个值的不存在。使用这个策略要设置一个较短的过期时间。

以下是一个Java与Redis缓存穿透的实现例子：

复制代码

public String getUserInfo(String userId) {
    // 从缓存中获取用户信息
    String userInfo = redisTemplate.opsForValue().get(userId);
    if (userInfo == null) {
        // 如果缓存中没有，我们从数据库中获取
        userInfo = databaseService.getUserInfo(userId);
        // 对空结果设置一个默认值，有效期设定为5分钟（这个时间可以自己设置），
        // 避免频繁的对数据库进行相同的查询操作
        if (userInfo == null) {
            userInfo = "NULL_VALUE";
            redisTemplate.opsForValue().set(userId, userInfo, 5, TimeUnit.MINUTES);
        } else {
            // 如果查到了，那么放入缓存中
            redisTemplate.opsForValue().set(userId, userInfo);
        }
    } else if ("NULL_VALUE".equals(userInfo)) {
        // 如果缓存中查到了这个空值，那么返回空给用户
        userInfo = null;
    }
    return userInfo;
}

此Java示例描述的是第二种策略，当从数据库中查询所需的值为空时，将一个对应的空标志NULL_VALUE存入缓存，达到标记的目的。根据这个标记，可以避免用户不断查询数据库中不存在的值，从而减少了对数据库的压力。