快取穿透

什么是快取穿透？

要把這個問題講清楚，先舉個例子，

一個女孩子去門店買口紅，到了門店之后被告知她想要的那個色號已經沒有了，于是她要求店員去問總部還有沒有貨，總部發現這個色號也沒有了，于是女孩子就離開了，

過了一會另一個女孩子又來了，也想要購買同一個色號，店員就又總部問了一次，如此反復，

女孩子買口紅不僅需要門店幫忙查詢，還需要總部也進行盤貨，類似這種情況，在快取領域有一個類似的概念叫做快取穿透，
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快取穿透是指快取服務器中沒有快取資料，資料庫中也沒有符合條件的資料，導致業務系統每次都繞過快取服務器查詢下游的資料庫，快取服務器完全失去了其應有的作用，

如何解決快取穿透？

一般有2種解決辦法，分別是快取空值和過濾器

快取空值

在快取中，之所以會發生穿透，就是因為快取沒有對那些不存在的值得Key快取下來，從而導致每次查詢都要請求到資料庫，

那么我們就可以為這些key對應的值設定為null并放到快取中，這樣再出現查詢這個key 的請求的時候，直接回傳null即可，

但是還需要注意的就是需要有一個失效時間，因為如果不設定失效的話，如果哪天有值了就會導致問題，

BloomFilter布隆過濾器

很多時候，快取穿透是因為有很多惡意流量的請求，這些請求可能隨機生成很多Key來請求查詢，這些肯定在快取和資料庫中都沒有，那就很容易導致快取穿透，

在快取穿透防治上常用的技術是布隆過濾器(Bloom Filter)，

布隆過濾器是一種比較巧妙的概率性資料結構，它可以告訴你資料一定不存在或可能存在，相比Map、Set、List等傳統資料結構它占用記憶體少、結構更高效，

對于快取穿透，我們可以將查詢的資料條件都哈希到一個足夠大的布隆過濾器中，用戶發送的請求會先被布隆過濾器攔截，一定不存在的資料就直接攔截回傳了，從而避免下一步對資料庫的壓力，

快取擊穿

什么是快取擊穿

有一種比較特殊的情況，那就是如果某一個熱門色號的口紅剛好賣完了，這時候有很多顧客同時來咨詢要購買這個色號，那么門店內的多個售貨員可能分別給總部打電話咨詢是否有存貨，那么總部接收到的咨詢量就會劇增，類似這種情況，在快取領域有一個類似的概念叫做快取擊穿，
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快取擊穿是指當某一key的快取過期時大并發量的請求同時訪問此key，瞬間擊穿快取服務器直接訪問資料庫，讓資料庫處于負載的情況，

如何解決快取擊穿

一般有2種解決辦法，分別是異步定時更新和互斥鎖

異步定時更新

如果提前知道某一個色號比較暢銷的話，那就可以定時的咨詢總部是否還有存貨，定時的更新庫存情況就可以避免上面這種情況了，

在快取處理上，同理，比如某一個熱點資料的過期時間是1小時，那么每59分鐘，通過定時任務去更新這個熱點key，并重新設定其過期時間，

互斥鎖

還有一種解決辦法，那就是如果很多顧客咨詢的是同一個色號的口紅，那么就先處理第一個用戶的咨詢，其他同樣請求的顧客先排隊等待，一直到店員從總部那里獲取到最新的庫存資訊后，就可以安排其他人繼續購買了，

在快取處理上，通常使用一個互斥鎖來解決快取擊穿的問題，簡單來說就是當Redis中根據key獲得的value值為空時，先鎖上，然后從資料庫加載，加載完畢，釋放鎖，若其他執行緒也在請求該key時，發現獲取鎖失敗，則先阻塞，

快取雪崩

什么是快取雪崩？

如果門店內的多個色號的口紅同時售罄了，并且門店在這個時間點剛好也不知道總部有沒有庫存了，這時候如果有大量顧客來到門店購物的話，就會有更多的咨詢電話打到總部那里，

或者是門店突然出現問題了，不能提供服務了，很多顧客就可能自己打電話到總部咨詢庫存情況，類似這種情況，在快取領域有一個類似的概念叫做快取雪崩，
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快取雪崩是指當大量快取同時過期或快取服務宕機，所有請求的都直接訪問資料庫，造成資料庫高負載，影響性能，甚至資料庫宕機，

如何避免快取雪崩？

避免的方法：設定不同的過期時間或者使用快取集群，

設定不同的過期時間

為了避免快取雪崩，門店可以考慮給不同的色號的口紅預留不同的庫存，并且采用不同的頻率咨詢總部庫存情況，更新到門店中，這樣就可以避免突然同一個時間點所有色號都售罄，

為了避免大量的快取在同一時間過期，可以把不同的key過期時間設定成不同的，并且通過定時重繪的方式更新過期時間，

使用快取集群

在快取雪崩問題防治上面，一個比較典型的技術就是采用集群方式部署，使用集群可以避免服務單點故障，

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