Redis緩沖擊穿技術(shù)是一個(gè)成熟的緩存架構(gòu)來(lái)解決高并發(fā)請(qǐng)求情境下的緩存失效問(wèn)題。本文旨在介紹redis緩沖擊穿技術(shù)，并通過(guò)Java代碼實(shí)現(xiàn)以幫助開(kāi)發(fā)人員更好地理解該技術(shù)。

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一、緩存失效的問(wèn)題

在高并發(fā)的Web應(yīng)用中，我們經(jīng)常需要使用緩存來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)性能以減小數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)壓力。但是，當(dāng)一個(gè)緩存的鍵過(guò)期后，下一個(gè)請(qǐng)求將無(wú)法從緩存中獲取數(shù)據(jù)，最終必須從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索。在Web應(yīng)用程序有高并發(fā)負(fù)載的情況下，這種失效情況會(huì)變得更加嚴(yán)重，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)性能問(wèn)題。

二、緩解緩存失效問(wèn)題的手段

為回避上述的問(wèn)題，我們可以采取以下三種方法較好地解決問(wèn)題：

1.設(shè)置過(guò)期時(shí)間：緩存數(shù)據(jù)具有過(guò)期時(shí)間，一旦一條緩存數(shù)據(jù)過(guò)期則將其從緩存中刪除，同時(shí)從數(shù)據(jù)源重新加載數(shù)據(jù)到緩存中。但是這種方法容易產(chǎn)生緩存雪崩問(wèn)題，即在某一時(shí)段內(nèi)緩存集中失效，在下一時(shí)段內(nèi)又會(huì)多次查詢數(shù)據(jù)源。

2.加鎖：在緩存失效之后，將需要更新的數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖，只讓一個(gè)線程查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)其他的線程等待該線程的查詢結(jié)果并獲取到加鎖之后的數(shù)據(jù)，并釋放鎖。但是加鎖也有一些問(wèn)題，如死鎖、中心化瓶頸等。

3.緩存穿透：緩存穿透是指查詢不存在的緩存數(shù)據(jù)，緩存為空，沒(méi)有在數(shù)據(jù)庫(kù)中查到值，導(dǎo)致每個(gè)請(qǐng)求都到數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取數(shù)據(jù)，可能導(dǎo)致宕機(jī)。解決這種情況可以采用偽造緩存值、布隆過(guò)濾器、緩存空值等方式。

三、Redis 解決緩存擊穿

為了解決緩存擊穿問(wèn)題，我們可以使用Redis緩存技術(shù)。Redis是一種互聯(lián)網(wǎng)高并發(fā)應(yīng)用程序緩存的首選解決方案，因?yàn)樗梢员４娲罅績(jī)?nèi)存操作數(shù)據(jù)，使用高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，有效降低數(shù)據(jù)訪問(wèn)速度。

Redis提供互斥鎖（setnx），高效地“set if not exist”，可以看做分布式環(huán)境中實(shí)現(xiàn)Mutex的一種方式。Redis可以使用SET命令為在redis中存儲(chǔ)的具有特定鍵的值設(shè)置過(guò)期時(shí)間。在此過(guò)期時(shí)間之前，該值將保持在內(nèi)存中；一旦鍵過(guò)期，數(shù)據(jù)就會(huì)從存儲(chǔ)中刪除，同時(shí)執(zhí)行回調(diào)函數(shù)來(lái)更新緩存數(shù)據(jù)。

實(shí)現(xiàn)示例：

public String getData(String KEY) {

String value;

ValueOperations operations = redisTemplate.opsForValue();

if (redisTemplate.hasKey(key)) {

value = operations.get(key);

log.info(“Get Data from Redis”);

return value;

}

//為避免”緩存穿透”問(wèn)題（即緩存中不存在相關(guān)鍵，導(dǎo)致每個(gè)請(qǐng)求都到數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取數(shù)據(jù)），我們可以設(shè)置一個(gè)較短的過(guò)期時(shí)間，例如3秒。

synchronized (this) {

if (redisTemplate.hasKey(key)) {

value = operations.get(key);

log.info(“Get Data from Redis after synchronization”);

return value;

}

//如果緩存沒(méi)有命中，我們將打一個(gè)標(biāo)記，避免進(jìn)行緩存穿透操作。

//參數(shù)“nx”表示當(dāng)鍵不存在時(shí)，才會(huì)執(zhí)行SET命令。

Boolean target = operations.setIfAbsent(key, “true”, 3, TimeUnit.SECONDS);

if (target) {

log.info(“Get Data from DataBase”);

value = getDataFromDataBase(key);

operations.set(key, value, 30, TimeUnit.MINUTES);

return value;

}

}

//如果多個(gè)請(qǐng)求都從緩存中獲取數(shù)據(jù)，Redis將返回null。

//參數(shù)“not null”表示為空時(shí)不會(huì)執(zhí)行下一步操作，否則會(huì)直接調(diào)用下一步代碼，其中包含查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，以保證多個(gè)線程可以查詢到最新數(shù)據(jù)，并永遠(yuǎn)不會(huì)產(chǎn)生緩存穿透問(wèn)題。

value = operations.get(key, StringUtils.EMPTY);

if (StringUtils.isBlank(value)) {

log.info(“The value of the key {} does not exist”, key);

} else {

log.info(“The value of the key {} exists”, key);

}

return value;

}

四、Redis緩沖擊穿技術(shù)總結(jié)

Redis緩沖擊穿技術(shù)是解決高并發(fā)情境中緩存失效的一種成熟技術(shù)，通過(guò)采用Redis緩存技術(shù)，我們可以靈活設(shè)置過(guò)期時(shí)間，實(shí)現(xiàn)緩存及時(shí)清除，有效避免緩存失效問(wèn)題的出現(xiàn)。通過(guò)加鎖、設(shè)置過(guò)期時(shí)間以及使用操作指令等方式，我們可以避免緩存失效導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)性能問(wèn)題帶來(lái)的查詢壓力。

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文章標(biāo)題：突破紅色Redis緩沖擊穿技術(shù)（redis緩沖擊穿）
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