hello，大家好呀，欢迎来到橙子老哥的分享时刻，希望大家一起学习，一起进步。
欢迎加入.net意社区，第一时间了解我们的动态，文章第一时间分享至社区
社区官方地址：https://ccnetcore.com (上千.neter聚集地)(注册人数：1731人)
官方微信公众号：公众号搜索 意.Net
官方微信小程序：小程序搜索 意.Net
添加橙子老哥微信加入官方微信群：chengzilaoge520
1、缓存失效场景
前一段时间有人找到我，抱怨
“缓存穿透、击穿、雪崩搞这么多概念干什么，记又难记，也没啥用”
这里其实很多人也有这种想法，原因只是因为没有遇到高并发场景，自然怎么写都不会出问题，上面的经典的三个场景都是前人总结的宝贵经验。
众所皆知，高并发下的代码和没有高并发下的代码，完全是两种写法，没有经过高并发的洗礼，代码怎么写都行
当有高并发的场景下，系统的瓶颈就诞生了，最先可能出现问题地方就是数据库了。
这是因为，程序可以很好做分布式集群处理，1个扛不住，再来10个，但是相对于数据库来说，就不太容易了，而且数据的持久化相对于内存来说，完全不是一个量级
因此，通常在高并发下，先经过缓存的处理，缓存能处理的就不走数据库了，能极大提高系统的吞吐量和响应速度
但是，使用缓存真的就那么简单吗？我们接下来往下看
那就是我们要实操的，面试必备宝典缓存失效三架马车
- 缓存穿透
- 缓存击穿
- 缓存雪崩
关于这3个经典的场景，网上资料一大堆，都搜烂了的那种，不过我接触到一些人，仅仅是停留在能说，能理论，能背出来的地步，没有真正去实操下去，接下来，直接实操
2、实操准备
这里我们准备两个类，代表mysql数据库和redis缓存，每次操作的时候都会打印一句话
class RedisDb
{
public string? Data = null;
public string? GetData()
{
Console.WriteLine("命中缓存-调用redis查询");
return Data;
}
public void SetData(string data)
{
Console.WriteLine("命中缓存-调用redis赋值");
Data = data;
}
public void Expire()
{
Console.WriteLine("缓存过期");
Data = null;
}
}
class MysqlDb
{
public string? Data = null;
public string? GetData()
{
Console.WriteLine("命中数据库-调用Mysql查询");
return Data;
}
public void Update(string data)
{
Console.WriteLine("命中数据库-调用Mysql更新");
Data = data;
}
}
3、缓存穿透
3.1 大白话：
请求查询缓存一直是空，再查询数据库也是空，大量请求下来，每次都要去查询缓存和数据库，导致数据库爆炸了
3.2 问题代码：
var redisDb=new RedisDb();
var mysqlDb=new MysqlDb();
mysqlDb.Update(null);
int i = 10;
while (i > 0)
{
Console.WriteLine($"-----开始查询-----");
string? queryData = null;
queryData = redisDb.GetData();
if (queryData is null)
{
queryData= mysqlDb.GetData();
if (queryData is not null)
{
redisDb.SetData(queryData);
}
}
Console.WriteLine($"-----查询结果-{queryData}-----");
i--;
}
上面代码，我们给数据库初始化一个空，执行10遍查询结果：
命中数据库-调用Mysql更新
-----开始查询-----
命中缓存-调用redis查询
命中数据库-调用Mysql查询
-----查询结果------
-----开始查询-----
命中缓存-调用redis查询
命中数据库-调用Mysql查询
-----查询结果------
-----开始查询-----
命中缓存-调用redis查询
命中数据库-调用Mysql查询
-----查询结果------
省略后续
全部打到数据库上了，缓存就失效了
3.3 分析原因：
不然看出，就是因为数据存在空的时候，没有做任何处理，导致每次去数据库查空，以此为突破点，我们可以考虑下面的解决方案
- 业务处理，不要让空的数据请求进到这里
- 空的数据也缓存起来，不过要考虑空数据的缓存对业务的影响
- 针对第二点，我们可以借助redis的 布隆过滤器，记录空数据的查询
3.4 空数据缓存解决方案：
var redisDb=new RedisDb();
var mysqlDb=new MysqlDb();
int i = 10;
mysqlDb.Update(null);
while (i > 0)
{
Console.WriteLine($"-----开始查询-----");
string? queryData = null;
queryData = redisDb.GetData();
if (queryData is null)
{
queryData= mysqlDb.GetData();
if (queryData is not null)
{
redisDb.SetData(queryData);
}
else
{
//空数据也进行缓存，但是要注意不能影响业务
redisDb.SetData(String.Empty);
}
}
Console.WriteLine($"-----查询结果-{queryData}-----");
i--;
}
执行结果
-----开始查询-----
命中缓存-调用redis查询
命中数据库-调用Mysql查询
命中缓存-调用redis赋值
-----查询结果------
-----开始查询-----
命中缓存-调用redis查询
-----查询结果------
-----开始查询-----
命中缓存-调用redis查询
-----查询结果------
-----开始查询-----
命中缓存-调用redis查询
-----查询结果------
-----开始查询-----
命中缓存-调用redis查询
-----查询结果------
没有一直打在数据库上
3.5 总结：
缓存穿透是“应用”上出现的问题，即使没有并发，也会每次查询数据库，需要在数据库不存在的情况也进行保存起来
4、缓存穿透
4.1 大白话
有一个key失效了，这个key又很特殊，会有大量的请求都打在这个key上，因为这个key失效了，一瞬间全打在数据库上了，导致数据库爆炸了
- 这里的key，也叫做热点key；
- 这里的失效，基本上是因为key过期；
- 这里的一瞬间，指的是没有缓存的下次并发请求，走完这波请求，有缓存了，就正常了
4.2 问题代码：
var redisDb=new RedisDb();
var mysqlDb=new MysqlDb();
//同一个key进入刚好过期
int i = 10;
mysqlDb.Update("996");
redisDb.Expire();
//这里是并发
Parallel.ForEach(Enumerable.Range(1, i), (item, state, index) =>
{
Console.WriteLine($"-----开始查询-----");
string? queryData = null;
queryData = redisDb.GetData();
if (queryData is null)
{
queryData= mysqlDb.GetData();
if (queryData is not null)
{
redisDb.SetData(queryData);
}
}
Console.WriteLine($"-----查询结果-{queryData}-----");
});
上面这个代码，一看好像没问题，但是实际结果，这10个请求大部分都去查询数据库了
结果：
缓存过期
-----开始查询-----
-----开始查询-----
-----开始查询-----
-----开始查询-----
命中缓存-调用redis查询
-----开始查询-----
命中缓存-调用redis查询
-----开始查询-----
命中缓存-调用redis查询
-----开始查询-----
命中缓存-调用redis查询
命中数据库-调用Mysql查询
命中缓存-调用redis查询
命中数据库-调用Mysql查询
命中缓存-调用redis查询
命中数据库-调用Mysql查询
命中缓存-调用redis赋值
命中数据库-调用Mysql查询
命中缓存-调用redis赋值
省略
4.3 分析原因：
问题在于，查询缓存和查询数据库，是两个动作，不是原子性的，导致当缓存为空，多个线程都是空，全都打到数据库上，这在高并发场景下是很恐怖的
例如：说烂了的0点电商秒杀，用户全是卡着这个点，一瞬间大量请求进来，缓存刚好失效状态，全命中数据库，数据库连接池满，导致查询排队，请求响应持续放慢，后续用户继续压倒性的跟上，直接爆炸，缓存就，缓存了个寂寞
我们可以考虑下面的解决方案
- 直接设置key不要过期，都不存在失效的场景
- 缓存预热，在活动开始前，把缓存全部查出来
- 上锁，让查询缓存和查询数据库为一个动作，不过要考虑不能影响其他请求
4.4 上锁解决方案：
var redisDb = new RedisDb();
var mysqlDb = new MysqlDb();
//同一个key进入刚好过期
int i = 10;
mysqlDb.Update("996");
redisDb.Expire();
Parallel.ForEach(Enumerable.Range(1, i), (item, state, index) =>
{
Console.WriteLine($"-----开始查询-----");
string? queryData = null;
//其他请求发现已经上锁了，延迟查询
//查询到的redisDbkey，刚好同一时间点过期了，这个key以及过期并被移除
queryData = redisDb.GetData();
if (queryData is null)
{
lock (redisDb)
{
queryData = redisDb.GetData();
if (queryData is null)
{
queryData = mysqlDb.GetData();
if (queryData is not null)
{
redisDb.SetData(queryData);
}
}
}
}
Console.WriteLine($"-----查询结果-{queryData}-----");
});
这里要注意，分布式下，当然要使用分布锁，同时要注意双锁问题
因为，只在缓存过期后才会执行锁的代码，当有缓存的时候，性能是不会受到影响的
执行结果：
省略
-----开始查询-----
命中缓存-调用redis查询
-----开始查询-----
命中缓存-调用redis查询
命中数据库-调用Mysql查询
-----开始查询-----
命中缓存-调用redis查询
命中缓存-调用redis赋值
命中缓存-调用redis查询
-----查询结果-996-----
-----查询结果-996-----
命中缓存-调用redis查询
-----查询结果-996-----
命中缓存-调用redis查询
-----查询结果-996-----
命中缓存-调用redis查询
省略
嗯，不错，确实只命中了一次数据库，是我们要的结果
4.5 总结：
缓存击穿是“并发”上出现的问题，一个热点key过期，导致大量请求同一时刻进来，就那么一下，全查数据库了
5、缓存雪崩
5.1 大白话
一大片key同时过期了，多个请求请求各自的key，然后都查不到，都去查数据库了，数据库就又爆炸了
5.2 原因分析
这个就很好理解了，短时间内请求没有查到缓存，全查到数据库上了，问题在于为啥会同一时间都没有缓存了？
redis爆炸了、大量设置了同一时刻过期缓存，都可能导致这个问题
例如：还是那个秒杀的场景，1w个人的key过期了，他们查各自的购物车的时候，都查不到，1w个人就短时间内都去查了数据库，数据又爆炸了
我们针对这几点解决
- 缓存高可用，不要让redis爆炸了
- 缓存提前预热，保证包并发下不过期
- 均匀分布过期时间，每个用户的过期时间加的随机点长度
上面的解决方法，都没啥说的，没啥实操的，看了基本都懂了
5.3 总结：
缓存过期了，下次进来都从数据库中查询一次
缓存雪崩是，刚好一大片的缓存同时过期，都去查一遍，数据库就炸了，说明缓存的过期时间分布不均匀
0、热爱与奉献：橙子老哥的人生哲学
告诉大家一个好消息：
2025年我很高兴获得微软MVP的荣誉，感谢微软的认可，今年也算是圆梦了
六年时光，是微软成就了我，亦是我成就了更好的自己
郑重地感谢以下前辈、老师、同伴，是你们引领着我前进，没有你们就没有如今的我：
姚双贵、郭森辉、温海靖、徐院长、Eleven、张善友、杨中科、瓜哥、上海老杰哥、token、车神、薛家明、Gerry、狼兄、字母老哥
另外，同样真挚的感谢为社区贡献的成员：
lzw、tyjctl、李大饼、Po、凯明、Bi8bo、daxiongok、fuxing168、小希、窗外的麻雀、MengXQ6666、fengxiangguo、gyduhl、faith、凤凰、Xiaoli、1538943610、Your Name、GitHubList、呆呆0518、canye、黎明、songjianjack、zsmygitee、高级工程师、zhouhr
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索
未来的故事，来不及讲会有多跌宕，我们拭目以待
扫一扫
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
