redis-黑马点评-商户查询缓存

鼠鼠想回浪浪山

已于 2024-03-19 18:31:33 修改

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文章标签：缓存 redis 数据库

于 2024-03-18 21:29:18 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/m0_71894372/article/details/136787254

本文介绍了在Spring应用中如何使用Redis进行缓存，包括缓存查询、缓存穿透的处理、逻辑过期策略以及使用互斥锁防止缓存击穿。同时提及了Spring框架中bean的注入方式。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

缓存：cache

public Result queryById(Long id) {
        //根据id在redis中查询数据
        String s = redisTemplate.opsForValue().get(CACHE_SHOP_KEY +id);

        //判断是否存在
        if (!StrUtil.isBlank(s)) {
            //将字符串转为bean
            //存在，直接返回
            Shop shop = JSONUtil.toBean(s, Shop.class);
            return Result.ok(shop);
        }
        //不存在，查询数据库
        Shop shop = getById(id);
        if (shop==null){
            //不存在，返回404
            return Result.fail("店铺不存在");
        }
        //数据库中是否存在，存在则写入缓存，并返回
        redisTemplate.opsForValue().set(CACHE_SHOP_KEY+id,JSONUtil.toJsonStr(shop));
        return Result.ok(shop);
    }

JSONUtil.toBean(s, Shop.class);

JSONUtil.toJsonStr(shop)；

缓存更新策略：

先删除数据库后删除缓存的线程安全可能性低。

缓存穿透：

1.查询店铺在数据库和redis中都不存在时，写入空值到redis中

2.查询数据为空值时，直接返回不要查询数据库。

public Result queryById(Long id) {
    //根据id在redis中查询数据
    String s = stringRedisTemplate.opsForValue().get(CACHE_SHOP_KEY +id);
    //判断是否存在
    if (!StrUtil.isBlank(s)) {
        //将字符串转为bean
        //存在，直接返回
        Shop shop = JSONUtil.toBean(s, Shop.class);
        return Result.ok(shop);
    }
    //判断是否店铺是否存在,缓存中的空数据
    if (s!=null){
        //返回空值
        return Result.fail("店铺信息不存在");
    }
    //不存在，查询数据库
    Shop shop = getById(id);
    if (shop==null){
        //不存在，返回404
        //缓存空值到数据库中
        stringRedisTemplate.opsForValue().set(CACHE_SHOP_KEY+id,"",CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);
        return Result.fail("店铺不存在");
    }
    //数据库中是否存在，存在则写入缓存，并返回
    stringRedisTemplate.opsForValue().set(CACHE_SHOP_KEY+id,JSONUtil.toJsonStr(shop),CACHE_SHOP_TTL, TimeUnit.MINUTES);
    return Result.ok(shop);
}

互斥锁解决缓存击穿：

使用redis中的setnx实现互斥锁，如果key不存在则创建，存在则无法创建。

//使用redis中的setnx实现互斥锁。
    private boolean tryLock(String key){
        Boolean flag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "1", 10, TimeUnit.SECONDS);
        //潜在的NullReferenceException，如果装箱的对象是null,那么在拆箱时可能会抛出NullReferenceException
        return BooleanUtil.isTrue(flag);
    }
    private void unLock(String key){

        stringRedisTemplate.delete(key);
    }

拆箱和装箱操作可能会产生的问题：

1.性能开销：装箱和拆箱涉及内存分配和复制，这会增加额外的性能开销。

2.类型安全丢失：装箱操作会将值类型包装在一个对象中，这样原本在栈上的值类型数据现在位于堆中，可能导致类型安全检查丢失。

3.垃圾回收压力：装箱操作会创建新的对象实例，这可能增加垃圾回收器的压力，尤其是在频繁进行装箱和拆箱操作的情况下。

4.潜在的NullReferenceException，如果装箱的对象是null,那么在拆箱时可能会抛出NullReferenceException异常。

/**
     * 互斥锁解决缓存击穿
     * @param id
     * @return
     */
    private Shop queryWithMutex(Long id){
        //根据id在redis中查询数据
        String s = stringRedisTemplate.opsForValue().get(CACHE_SHOP_KEY +id);
        //判断是否存在
        if (!StrUtil.isBlank(s)) {
            //将字符串转为bean
            //存在，直接返回
            Shop shop = JSONUtil.toBean(s, Shop.class);
            return shop;
        }
        //判断是否店铺是否存在
        if (s!=null){
            //返回空值
            return null;
        }
        //缓存重建
        //尝试获取互斥锁
        String lockKey= LOCK_SHOP_KEY+id;
        Shop shop = null;
        try {
            boolean isLock = tryLock(lockKey);
            //判断是否获取锁成功

            if (!isLock){
                //获取锁失败，休眠一会重试
                Thread.sleep(10);
                return queryWithMutex(id);
            }
            //获取锁成功，再次查询缓存中是否存在数据，如果存在，则不需要缓存重建
            s = stringRedisTemplate.opsForValue().get(CACHE_SHOP_KEY +id);
            //判断是否存在
            if (!StrUtil.isBlank(s)) {
                //将字符串转为bean
                //存在，直接返回
                shop = JSONUtil.toBean(s, Shop.class);
                unLock(lockKey);
                return shop;
            }
            //判断是否店铺是否存在
            if (s!=null){
                //返回空值
                return null;
            }
            
            //缓存中还是没有数据，查询数据库
            //不存在，查询数据库
            shop = getById(id);
            if (shop==null){
                //不存在，返回404
                //缓存空值到数据库中
                stringRedisTemplate.opsForValue().set(CACHE_SHOP_KEY+id,"",CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);
                return null;
            }
            //数据库中是否存在，存在则写入缓存，并返回
            stringRedisTemplate.opsForValue().set(CACHE_SHOP_KEY+id,JSONUtil.toJsonStr(shop),CACHE_SHOP_TTL, TimeUnit.MINUTES);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            //释放锁
            unLock(lockKey);
        }
        return shop;
    }

逻辑过期解决缓存击穿：

创建一个redisData类，维护不同对象的过期时间：

@Data
public class RedisData {
    private LocalDateTime expireTime;
    private Object data;
}

 /**
     * 缓存预热将店铺数据存入redis中并且设置逻辑过期时间
     *
     */
    private void save2Redis(Long id,Long expireSeconds){
        //查询店铺信息
        Shop shop = getById(id);
        //封装RedisData
        RedisData redisData=new RedisData();
        redisData.setData(shop);
        redisData.setExpireTime(LocalDateTime.now().plusSeconds(expireSeconds));
        //保存数据到redis中
        stringRedisTemplate.opsForValue().set(CACHE_SHOP_KEY+id,JSONUtil.toJsonStr(redisData));
    }

private Shop queryWithLogicExpire(Long id){
        //根据id在redis中查询数据
        String s = stringRedisTemplate.opsForValue().get(CACHE_SHOP_KEY +id);
        //判断是否存在
        if (StrUtil.isBlank(s)) {
            //缓存未命中不存在，直接返回null
            return null;
        }
        //缓存命中，判断缓存是否过期
        RedisData redisData = JSONUtil.toBean(s, RedisData.class);
        JSONObject data = (JSONObject) redisData.getData();
        Shop shop = JSONUtil.toBean(data, Shop.class);
        LocalDateTime expireTime = redisData.getExpireTime();
        if (expireTime.isAfter(LocalDateTime.now())){
            //未过期
            return shop;
        }
        //过期，尝试获取互斥锁
        String lockKey= LOCK_SHOP_KEY+id;
        boolean isLock = tryLock(lockKey);
        if (isLock){
            //TODO 获取互斥锁成功,重新查询缓存是否过期，如果未过期，不用再缓存重建，如果过期，则重建缓存
            CACHE_REBUILD_EXECUTOR.submit(()->{
                try {
                    save2Redis(id,20L);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    unLock(lockKey);
                }
            });
        }
        //获取互斥锁失败，返回过期店铺信息
        return shop;
    }

封装Redis缓存工具类，包含四个方法：


@Component
@Slf4j
public class CacheClient {
    private final StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
//    基于构造函数注入，不太使用，不太理解
    public CacheClient(StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
    }
//缓存数据到redis中，并设置过期时间
    public void set(String key, Object value, Long time, TimeUnit unit){
        stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(value),time,unit);
    }
//缓存数据到redis中，设置逻辑过期时间
    public void setLogicExpire(String key, Object value, Long time, TimeUnit unit){
        //设置逻辑过期
        RedisData redisData=new RedisData();
        redisData.setData(value);
        redisData.setExpireTime(LocalDateTime.now().plusSeconds(unit.toSeconds(time)));
        //写入redis中
        stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(redisData),time,unit);
    }
//缓存穿透解决方案，
    public  <R,ID> R queryWithPassThrough(String keyPrefix, ID id, Class<R> type, Function<ID,R> dbFallback,Long time, TimeUnit unit){
        String key=keyPrefix+id;
        //根据id在redis中查询数据
        String json = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);
        //判断是否存在
        if (!StrUtil.isBlank(json)) {
            //将字符串转为bean
            //存在，直接返回
            R r= JSONUtil.toBean(json, type);
            return r;
        }
        //判断是否店铺是否存在
        if (json!=null){
            //返回空值
            return null;
        }
        //不存在，查询数据库
        R r = dbFallback.apply(id);
        if (r==null){
            //不存在，返回404
            //缓存空值到数据库中
            stringRedisTemplate.opsForValue().set(key,"",CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);
            return null;
        }
        //数据库中是否存在，存在则写入缓存，并返回
        this.set(key,r,time,unit);
        return r;
    }
//缓存击穿解决方案：逻辑过期
    private static final ExecutorService CACHE_REBUILD_EXECUTOR= Executors.newFixedThreadPool(10);
    /**
     * 使用逻辑过期解决缓存击穿
     * @param id
     * @return
     */
    public  <R,ID> R queryWithLogicExpire(String keyPrefix, ID id, Class<R> type, Function<ID,R> dbFallback,Long time, TimeUnit unit){
        //根据id在redis中查询数据
        String key=keyPrefix+id;
        String json = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);
        //判断是否存在
        if (StrUtil.isBlank(json)) {
            //缓存未命中不存在，直接返回null
            return null;
        }
        //缓存命中，判断缓存是否过期
        RedisData redisData = JSONUtil.toBean(json, RedisData.class);
        JSONObject data = (JSONObject) redisData.getData();
        R r=JSONUtil.toBean(data, type);
        LocalDateTime expireTime = redisData.getExpireTime();
        if (expireTime.isAfter(LocalDateTime.now())){
            //未过期
            return r;
        }
        //过期，尝试获取互斥锁
        String lockKey= LOCK_SHOP_KEY+id;
        boolean isLock = tryLock(lockKey);
        if (isLock){
            //TODO 获取互斥锁成功,重新查询缓存是否过期，如果未过期，不用再缓存重建，如果过期，则重建缓存
            CACHE_REBUILD_EXECUTOR.submit(()->{
                try {
                    //重建缓存
                    //查询数据库
                    R r1= dbFallback.apply(id);
                    //缓存数据
                    this.setLogicExpire(key,r1,time,unit);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    unLock(lockKey);
                }
            });
        }
        //获取互斥锁失败，返回过期店铺信息
        return r;
    }
    //使用redis中的setnx实现互斥锁。
    private boolean tryLock(String key){
        Boolean flag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "1", 10, TimeUnit.SECONDS);
        //潜在的NullReferenceException，如果装箱的对象是null,那么在拆箱时可能会抛出NullReferenceException
        return BooleanUtil.isTrue(flag);
    }
    private void unLock(String key){
        stringRedisTemplate.delete(key);
    }
}

总结：

Spring中bean的注入方式:

在Spring框架中，注入Bean（对象）的方式有多种，以下是一些常见的方法：

1. 构造器注入（Constructor Injection）：
通过构造器注入依赖，可以确保在创建对象时，它所依赖的其他对象也被创建。

```
public class ExampleBean {
private final AnotherBean anotherBean;

@Autowired
public ExampleBean(AnotherBean anotherBean) {
this.anotherBean = anotherBean;
}
}
```

2. Setter方法注入（Setter Injection）：
通过setter方法注入依赖，可以在对象创建后，再设置依赖的对象。

```java
public class ExampleBean {
private AnotherBean anotherBean;

@Autowired
public void setAnotherBean(AnotherBean anotherBean) {
this.anotherBean = anotherBean;
}
}
```

3. 字段注入（Field Injection）：
通过字段注入依赖，直接在字段上使用`@Autowired`注解。

```java
public class ExampleBean {
@Autowired
private AnotherBean anotherBean;
}
```

4. 方法参数注入（Method Parameter Injection）：
在方法参数上使用`@Autowired`注解，Spring会注入对应的依赖。

```java
public class ExampleBean {
public void doSomething(@Autowired AnotherBean anotherBean) {
// ...
}
}
```

5. 接口注入（Interface Injection）：
通过定义一个接口来标记需要注入的Bean。

```java
public interface InjectedInterface {
void injectDependency(AnotherBean anotherBean);
}

public class ExampleBean implements InjectedInterface {
private AnotherBean anotherBean;

@Override
public void injectDependency(AnotherBean anotherBean) {
this.anotherBean = anotherBean;
}
}
```

6. 基于注解的注入（Annotation-based Injection）：
使用`@Autowired`、`@Resource`、`@Inject`等注解来标记需要注入的依赖。

```java
public class ExampleBean {
@Autowired
private AnotherBean anotherBean;
}
```

7. 自动装配（Autowiring）：
Spring可以自动装配依赖，无需显式注入。

```java
public class ExampleBean {
@Autowired
private AnotherBean anotherBean;
}
```

8. 基于Java配置的注入：
使用`@Configuration`和`@Bean`注解来定义和注入Bean。

```java
@Configuration
public class AppConfig {
@Bean
public ExampleBean exampleBean() {
return new ExampleBean(anotherBean());
}

@Bean
public AnotherBean anotherBean() {
return new AnotherBean();
}
}
```

选择哪种注入方式取决于你的具体需求和设计偏好。构造器注入和setter注入是最常用的方式，因为它们可以保证依赖的完整性和初始化的一致性。而字段注入和基于注解的注