【Redis】Redis缓存穿透

缓存穿透 ：缓存和数据库中都不存在目标数据，每次请求都到达数据库。如果缓存中没有命中目标，查询就会达到数据库，数据库中也没有目标数据，永远也不会建立缓存，所以每次请求就会到达数据库。

解决方案：

方案一 ：缓存空对象至redis

优点：实现简单，维护方便

缺点：可能造成短期数据不一致的情况，假设刚缓存一个空值，另一个线程刚好就更新了数据库。

存在额外的内存消耗，需要存储空值

方案二 ：布隆过滤

优点：不占用额外的内存空间，没有多余的key

缺点：实现复杂，可能误判

原理：发送一个请求时，会到布隆过滤器中，如果布隆过滤器判断数据不存在，就会直接拒绝请求。如果布隆数据库存在，就会放行。如果到redis缓存中未命中数据，就会到数据库中查询。然后将查询的数据缓存到redis中。如果redis缓存有数据，就直接将数据返回到客户端了。

问题：那么布隆过滤器怎么知道数据是否存在呢？

布隆过滤器判断是否存在数据，基于某一种算法将数据计算出哈希值，然后将哈希值转换成二进制位，最后保存在布隆过滤器的byte数组中。我们判断数据是否存在，其实就是判断对应的位置是0或1，这种存在是概率上的统计，不是百分比准确。当布隆过滤器说数据不存在，那一定是不存在的。当布隆过滤器说数据存在，那不一定真的存在，因为可能会出现哈希冲突。所以这种方式还是有可能会出现缓存穿透的。

案例：基于缓存空值的方案解决缓存穿透

之前的逻辑，如果这个数据在书库中不存在，直接就返回404了，这样会有缓存穿透的问题。

现在的逻辑：如果这个数据不存在，把空值写入到redis中，当再次发起查询时，就会命中缓存。但是并不是到这就结束了，既然将空值写到redis了，就会导致我们从redis中命中时，命中的就不一定是商铺信息了，还有可能是空值，因此命中后还需要对结果做判断。判断这个value是否是null，如果是null，则是之前写入的数据，直接返回null即可；如果不是，则直接返回商品信息。

代码实现

定义一个常量类存放空值过期时间

复制代码

public static final Long CACHE_NULL_TTL = 2L;

实现逻辑

复制代码

@Override
public Result queryById(Long id) {

    // 店铺key的选择要确保唯一，因为店铺都要有一个唯一的id，因此在这里直接使用id作为key。当然我们需要一个前缀
    String key = RedisConstants.CACHE_SHOP_KEY + id;
    String shopJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);
    // 2.判断是否存在
    if (StrUtil.isNotBlank(shopJson)) {
        // 3.存在，直接返回
        Shop shop = JSONUtil.toBean(shopJson, Shop.class);
        return Result.ok(shop);
    }
    //*****************************************
    // 判断命中的是否是空值
    if (shopJson != null) {
        // 返回一个错误信息
        return Result.fail("店铺信息不存在！")
    }
    //******************************************

    // 4.不存在，根据id查询数据库
    Shop shop = getById(id);
    // 5.查询数据库不存在，直接返回错误
    if (shop == null) {
        //**********************************************
        // 将空值写入redis，并且有效期不能像真实数据那么长(30分钟)
        stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);
        //返回错误信息
        return Result.fail("店铺不存在！");
        //********************************************
    }
    // 6.存在，写入redis
    stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(shop), CACHE_SHOP_TTL, TimeUnit.MINUTES);
    // 7.返回
    return Result.ok(shop);
}

isNoBlank() 方法判断字符串是否不为空，不为空返回true, 否则返回false。

结语：这两种方案都是防御性的，也就是说别人来攻击你了，你才做出策略。我们也可以采用主动性的策略，如

增强id的复杂度，不容易让人发现id规律。这样就可以校验id，当传递的id格式不对，就没必要让其往下请求数据了。
某些业务让其登录后访问，登录后就可以控制请求的速率，在一段时间内发送多少次请求。如某些社交软件登录，密码错误多少次需要等待一段时间才能操作。