JAVA面試題之緩存擊穿、緩存穿透、緩存雪崩的三者區(qū)別

更新時(shí)間：2021年11月18日 16:03:53 作者：KnightHONG

當(dāng)服務(wù)器QPS比較高，并且對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求不高時(shí)，往往會(huì)接入緩存以達(dá)到快速Response、降低數(shù)據(jù)庫(kù)壓力的作用，常用來(lái)做緩存的中間件如Redis等。本文主要介紹了JAVA面試時(shí)?？嫉木彺鎿舸?、穿透、雪崩場(chǎng)景三者區(qū)別，有興趣的小伙伴可以看一下

前端發(fā)起一個(gè)請(qǐng)求，經(jīng)歷過(guò)三次握手后連接到服務(wù)器，想要獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，那么服務(wù)器接入了緩存中間件后，從接收到Request到最后的Response，到底是怎樣的一個(gè)流程呢？以下探討忽略掉參數(shù)校驗(yàn)等邏輯，直接講最核心的鏈路。

調(diào)用鏈路

一個(gè)請(qǐng)求Request過(guò)來(lái)，服務(wù)器首先和緩存中間件建立連接，傳輸對(duì)應(yīng)key到緩存中間件中獲取相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，服務(wù)器拿到返回的結(jié)果后，判斷返回的結(jié)果是否有數(shù)據(jù)，如果有數(shù)據(jù)，則返回從緩存中拿到的結(jié)果。如果緩存中間件中沒(méi)有數(shù)據(jù)，則建立數(shù)據(jù)庫(kù)連接，訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，按照相應(yīng)邏輯拿到返回結(jié)果，判斷結(jié)果中是否有數(shù)據(jù)，如果有則返回對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，如果沒(méi)有則按照業(yè)務(wù)場(chǎng)景要求，返回對(duì)應(yīng)結(jié)果（一般為null或者new一個(gè)空對(duì)象）。

緩存擊穿

含義：

什么是緩存擊穿？通俗的講指的是緩存中沒(méi)有數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)庫(kù)中有數(shù)據(jù)的場(chǎng)景。那為什么緩存中會(huì)沒(méi)有數(shù)據(jù)呢？一般是由于設(shè)置了緩存時(shí)間導(dǎo)致緩存過(guò)期，所以沒(méi)有數(shù)據(jù)。那緩存找不到數(shù)據(jù)去數(shù)據(jù)庫(kù)查詢就好了呀，為啥又叫擊穿？是因?yàn)橐樵冞@個(gè)key對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)是一個(gè)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，并發(fā)訪問(wèn)的量大，同時(shí)去查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)壓力驟增，嚴(yán)重會(huì)打崩數(shù)據(jù)庫(kù)。

解決方案：

1、如果是不改變的數(shù)據(jù)，如一些常量值，則可以設(shè)置對(duì)應(yīng)熱點(diǎn)key永不過(guò)期。

2、加上互斥鎖，防止同一臺(tái)服務(wù)器同一時(shí)間有多個(gè)連接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

// 偽代碼
public class Main {
    // 雙重檢測(cè)鎖
    public static String getHotData(String key) {
        // 先從緩存中間件獲取對(duì)應(yīng)熱點(diǎn)key數(shù)據(jù)
        String response = redis.get(key);
        // 緩存沒(méi)有數(shù)據(jù)
        if(Objects.isNull(response)) {
            // 保證一臺(tái)服務(wù)器同一時(shí)間只有一個(gè)線程訪問(wèn)
            synchronized (Main.class) {
                // 假設(shè)A線程訪問(wèn)進(jìn)synchronized里，線程B, C阻塞在synchronsized外面
                // 線程A退出synchronized后，線程B和C應(yīng)該從redis中拿而不是再訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)
                response = redis.get(key);
                // 訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù) 拿到數(shù)據(jù)后 寫(xiě)進(jìn)redis中
                if(Objects.isNull(response)) {
                    response = loadDataFromMySQL(key);
                    redis.set(key, response);
                }
            }
        }
        return response;
    }
}

3、加上分布式鎖，全局保證只有一個(gè)線程訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

// 偽代碼
public class Main {

    // 分布式唯一key
    public static String getHotData(String key, int tryTime) throws InterruptedException {
        if(tryTime >= 4) {
            return "";
        }

        // 先從緩存中間件獲取對(duì)應(yīng)熱點(diǎn)key數(shù)據(jù)
        String response = redis.get(key);
        // 緩存沒(méi)有數(shù)據(jù)
        if(Objects.isNull(response)) {
            // 保證整個(gè)服務(wù)集群同一時(shí)間只有一個(gè)線程訪問(wèn)
            if (redis.tryLock()) {
                try {
                    // 訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù) 拿到數(shù)據(jù)后 寫(xiě)進(jìn)redis中
                    if(Objects.isNull(response)) {
                        response = loadDataFromMySQL(key);
                        redis.set(key, response);
                    }
                } finally {
                    redis.unlock();
                }
            } else {
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
                getHotData(key, tryTime + 1);
            }
        }

        return response;
    }
}

緩存穿透

含義：

緩存穿透指的是緩存中間件和數(shù)據(jù)庫(kù)都沒(méi)有對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，但是不斷接收到請(qǐng)求獲取該key的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)壓力過(guò)大，甚至崩潰。

解決方案：

1、訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)也拿不到數(shù)據(jù)后，可以按照具體業(yè)務(wù)要求，在緩存層加上一個(gè)該key的值，設(shè)置一個(gè)過(guò)期時(shí)間，比如10s或者1min等。那為什么不設(shè)不過(guò)期呢？第一個(gè)是說(shuō)因?yàn)樵搆ey可能有對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)含義，有可能只是該時(shí)間點(diǎn)還沒(méi)有數(shù)據(jù)，所以不能設(shè)置不過(guò)期；第二個(gè)是說(shuō)如果真的是惡意訪問(wèn)，那么可能過(guò)一段時(shí)間就沒(méi)有類似請(qǐng)求，那么我們沒(méi)有必要一直把該數(shù)據(jù)留在緩存里。

2、增加校驗(yàn)，如果是不符合預(yù)期的請(qǐng)求可以直接過(guò)濾，比如說(shuō)緩存中存放了用戶信息，對(duì)應(yīng)的緩存key是和id有關(guān)系，那么如果你的id都是大于等于0的，對(duì)于小于0的id可以直接做過(guò)濾。

@Controller
public class Controller {
	@RequestMapping(value="/test")
	public String printHello(Integer id) {
        if(Objects.isNull(id) || id < 0) {
            return null;
        }
	
        // 處理對(duì)應(yīng)邏輯
	}
}

緩存雪崩

含義：

緩存雪崩指的是在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，緩存中的大批量數(shù)據(jù)過(guò)期，并且還都是熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致同一時(shí)間并發(fā)壓力都打到了數(shù)據(jù)庫(kù)中，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)壓力驟增，甚至宕機(jī)。有的人就會(huì)問(wèn)了，這和緩存擊穿不是一個(gè)意思嗎？緩存擊穿指的是并發(fā)查詢某條熱點(diǎn)key數(shù)據(jù)，緩存雪崩指的是大批量。出現(xiàn)場(chǎng)景之一是在某些核心頁(yè)面，該頁(yè)面的內(nèi)容都放入了緩存，并且都設(shè)置了同樣的緩存時(shí)間。