关于软件设计中缓存的那些事儿

​缓存可以说是最简单也最复杂的一个概念，用好它你可以让你的应用飞起，不会用它，即使再高的配置，你的应用也难以发挥最佳效果。

什么是缓存

缓存就是硬件或者软件直接存取数据，而不是从原始源（数据库，计算等）存取数据，它会加快数据的读取。

内存缓存是我们经常使用的缓存技术，通过将常用的数据保存到内存中，我们就可以避免从数据库中读取数据，这会大大提升应用的加载速度，提升用户体验。

什么时候使用缓存

• 当我们需要请求外部资源的时候，比如第三方 api，我们希望缓存请求的结果
• 当请求的数据发生变化的时候，我们可以缓存返回结果
• 当应用需要频繁地请求同一个资源的时候
• 当应用需要运行一些复杂的计算机的时候
• 当应用查询耗时的时候

缓存的好处

• 提升应用的性能
• 减少数据库的开销
• 增加并发

缓存的类型

• 应用缓存
• 数据库缓存
• DNS 缓存
• 客户端缓存
• CDN 缓存
• API 网关缓存

分布式缓存

分布式缓存由一个服务端实现管理和控制，有多个客户端节点存储数据，可以进一步提高数据的读取速率。那么我们要读取某个数据的时候，应该选择哪个节点呢？如果挨个节点找，那效率就太低了。因此需要根据一致性哈希算法确定数据的存储和读取节点。以数据 D，节点总个数 N 为基础，通过一致性哈希算法计算出数据 D 对应的哈希值（相当于门牌号），根据这个哈希值就可以找到对应的节点了。一致哈希算法的好处在于节点个数发生变化（减少或增加）时无需重新计算哈希值，保证数据储存或读取时可以正确、快速地找到对应的节点。

分布式缓存能够高性能地读取数据、能够动态地扩展缓存节点、能够自动发现和切换故障节点、能够自动均衡数据分区，而且能够为使用者提供图形化的管理界面，部署和维护都十分方便。

缓存策略

(1) Cache-Aside

先读取缓存，如果缓存失效，那么读取数据库获取数据，然后将数据设置到缓存里面。

(2) Read Through

应用只从缓存取数据，如果没有取到，那么缓存会从数据库获取数据，然后设置缓存，最后应用从缓存继续读取数据。

(3) Write Through

应用保存数据的时候，都是先保存到缓存里面，缓存会将数据再保存到数据库，应用不直接和数据库打交道，只是保存数据到缓存。

(44) Write Back or Write Behind

应用程序将数据写入缓存，然后会发送确认返回给应用，然后缓存写入数据库。

(5) Write Around

应用数据直接写入数据库，从而读取数据从缓存中获取。

总结

曾经有个伟人说过，所有我们目前解决不了的计算机问题，都可以通过添加一个中间层来解决，而缓存就是一个中间层，有了这个中间层，我们的应用性能得到了极大提升，但缓存不是万能的，它也有它的弊端，只有合理的使用它，我们才能发挥它的最大价值。