0、前言
本文所有代码可见 => 【gitee code demo】
本文会涉及 缓存预热、缓存雪崩、缓存击穿、缓存穿透介绍和解决方案业务实践
1、缓存预热
1.1、描述
提前将热点数据加载到缓存,提前响应,降低后端数据源访问压力
1.2、实践
java
@Autowired
private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;
// 业务
public void bizFunc(String[] args) {
// 预热缓存
warmUpCache();
// 使用缓存
String value = getFromCache("key1");
System.out.println("从缓存中获取的值:" + value);
}
// 模拟缓存预热
public void warmUpCache() {
redisTemplate.opsForValue().set("key1", "value1");
redisTemplate.opsForValue().set("key2", "value2");
redisTemplate.opsForValue().set("key3", "value3");
}
public String getFromCache(String key) {
return (String) redisTemplate.opsForValue().get(key);
}
2、缓存雪崩
2.1、描述
同一时间大规模的缓存失效
常见原因:
- 服务器宕机
- 同一时刻,缓存大面积失效
2.2、解决方案
- 使用集群防止单点故障
- 对缓存key的过期时间进行随机化处理
- 服务降级
2.3、实践:过期时间随机化处理
java
/**
* 设置缓存key的过期时间并进行随机化处理
* @param key 缓存key
* @param value 缓存value
*/
public void setWithRandomExpire(String key, Object value) {
// 生成一个随机的过期时间,范围在[240, 300]s之间
long randomExpireTime = ThreadLocalRandom.current().nextLong(60) + 240;
redisTemplate.opsForValue().set(key, value, randomExpireTime, TimeUnit.SECONDS);
}
3、缓存击穿
3.1、描述
热点数据过期失效,导致数据库压力骤增
3.2、解决方案
- 差异失效时间(双缓存)
- 双检加锁
3.3、实践1:差异失效时间(双缓存)
3.4、实践2:双检加锁
缓存失效时,对查询MySQL加锁,只有一个线程能查MySQL,防止MySQL压力过大
4、缓存穿透(本来无一物)
4.1、描述
缓存和数据库中都不存在数据,请求每次都会直接到数据库
4.2、解决方案
- 缓存空结果
将空结果缓存起来,并设置一个较短的过期时间 。这样当再次有相同的查询时,可以直接在缓存中获取到结果,减轻数据库的压力
- 布隆过滤器
过滤不可能存在的请求
4.3、实践:Guava布隆过滤器
4.3.1、Guava布隆过滤器原理
在预期插入的数据量和误判率一定时,可以通过调整这些参数来控制内存的使用。例如:
-
如果想要降低误判率 ,就需要增加位数组 的大小或使用更多的哈希函数 ,这会相应地增加内存的使用。
-
误判率越低,所需的位数组越长,占用的空间也就越大。
-
更多的哈希函数会增加计算的耗时,但也会降低误判率。
size | fpp | bit count | hash function num | |
---|---|---|---|---|
100 w | 0.03 | 361,9595 | 5 | 测试1截图 |
100 w | 0.003 | 585,1072 | 8 | 测试2截图 |
4.3.2、实践
过滤器业务流程
过滤器业务代码
布隆过滤器封装