缓存三兄弟——穿透、击穿、雪崩

缓存穿透

        当查询一个不存在的数据时，如果数据库一直不向缓存区写数据，那么查询会一直穿透redis直达数据库，从而导致数据库压力过大可能挂掉。

        解决方案：

        1.当查询一个不存在的数据时，可以向redis中以该查询条件为key创造一个空数据，这样再查询时就不会一直穿透到数据库。优点：简单；缺点：太多空数据导致消耗内存过多，如果此时要以空数据的key储存数据可能导致缓存与数据库不一致。解决方法：为空数据设置TTL，让他们过一段时间自己消失，当再有同样的查询过来是再设置即可，这样可以缓解内存压力。

        2.布隆过滤器：在查询进入redis前，先由布隆过滤器校验一下是否有数据。布隆过滤器中有一个bitmap，一开始所有值都为0。存数据时，将数据的id以三种不同的hash算法计算并将得到的值在bitmap中标为1。这样在查询时，只需要校验key的三个hash算法的值是否为1就可以判断值是否存在。优点：占用内存小，没有多余的key；缺点：有一定的误判率，但总体安全。布隆过滤器说有不一定有，但布隆过滤器说没有就一定没有。

缓存击穿

        当一个数据到达过期时间并正在重建，但此时有大量的请求查询该数据，就会有大量请求到达数据库导致数据库压力过大。

        解决方案：

        1.添加互斥锁：当缓存失效时，第一个进来查询的线程拿到互斥锁并开始重建缓存，重建成功后释放锁。在这段时间里，所有其他查询线程都拿不到锁只能一直重复尝试，直到缓存构建成功时查到数据。

        2.使用逻辑过期：在设置key时，给key设置一个逻辑过期时间字段但不给key设置TTL，这样数据永远不会物理过期。当查询时，第一个线程拿到互斥锁，先读取逻辑过期时间看数据是否过期，如果过期，那么开辟一个新线程更新数据，同时把旧数据返回。此时来查询的其他线程因为拿不到锁所以直接返回旧数据。直到数据更新完后，新来的查询才能拿到新数据。

        优缺点：使用互斥锁可以保证数据的强一致性，但是性能略差；使用逻辑过期性能会更好，但不能保证数据的一致性。

缓存雪崩

        当大量的key同时失效，而此时有大量的查询，或者redis服务宕机了，都会导致同时有大量的请求到达数据库。

        解决方法：

        1.为不同的key设置随机的TTL，让他们在不同的时间过期。2.利用redis集群来预防，如哨兵模式，分布式集群。3.为业务添加降级限流策略。4.给业务添加多级缓存

口诀

        穿透无中生有key，布隆过滤null隔离。

        击穿热点过期key，锁与逻辑解难题。

        雪崩大量过期key，过期时间要随机。

        面试必考三兄弟，可用限流来保底。