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解决缓存击穿的代码[最佳实践版]

news 2024/11/5 2:10:22

介绍缓存击穿：

缓存击穿中，请求的 key 对应的是热点数据，该数据存在于数据库中，但不存在于缓存中（通常是因为缓存中的那份数据已经过期）。这就可能会导致瞬时大量的请求直接打到了数据库上，对数据库造成了巨大的压力，可能直接就被这么多请求弄宕机了。（Key对应的数据存在，但在redis中过期，此时若有大量并发请求过来，这些请求发现缓存过期，一般都会从后端db加载数据并回设到缓存，这个时候大并发的请求可能会瞬间把后端压垮）

解决方案：

1. 互斥锁（Mutex Lock）

2. 分布式锁

3. 缓存预热

4. 缓存更新策略

实践解决：

下方的代码是一个根据id查询帖子的代码，这里将对其使用redis进行改造，并给出一些能够预防缓存穿透的方案具体代码

/*** 根据 id 获取** @param id* @return*/
@GetMapping("/get/vo")
public BaseResponse<PostVO> getPostVOById(long id, HttpServletRequest request) {if (id <= 0) {throw new BusinessException(ErrorCode.PARAMS_ERROR);}Post post = postService.getById(id);if (post == null) {throw new BusinessException(ErrorCode.NOT_FOUND_ERROR);}return ResultUtils.success(postService.getPostVO(post, request));
}

1. 互斥锁（Mutex Lock）
方案：在缓存中没有数据时，使用互斥锁（如 synchronized 或 ReentrantLock）来确保只有一个线程去查询数据库，并将结果写入缓存。
优点：
确保只有一个线程查询数据库，减少数据库压力。
避免缓存击穿。
缺点：
增加了代码复杂度。
可能会导致短暂的性能下降。
示例：

    private static final long POST_EXPIRE_TIME = 60; // 缓存有效时间private static final long NULL_POST_EXPIRE_TIME = 5; // 未找到的缓存有效时间private final Lock lock = new ReentrantLock();@Autowiredpublic PostController(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate, PostService postService) {this.redisTemplate = redisTemplate;this.postService = postService;}/*** 根据 id 获取** @param id* @return*/@GetMapping("/get/vo")public BaseResponse<PostVO> getPostVOById(@RequestParam long id, HttpServletRequest request) {if (id <= 0) {throw new BusinessException(ErrorCode.PARAMS_ERROR);}Post post = (Post) redisTemplate.opsForValue().get(POST_BY_ID + id);if (post == null) {lock.lock();try {post = (Post) redisTemplate.opsForValue().get(POST_BY_ID + id);if (post == null) {post = postService.getById(id);if (post != null) {redisTemplate.opsForValue().set(POST_BY_ID + id, post, POST_EXPIRE_TIME, TimeUnit.MINUTES);} else {redisTemplate.opsForValue().set(POST_BY_ID + id, null, NULL_POST_EXPIRE_TIME, TimeUnit.MINUTES);throw new BusinessException(ErrorCode.NOT_FOUND_ERROR);}}} finally {lock.unlock();}}return ResultUtils.success(postService.getPostVO(post, request));}

2. 分布式锁
方案：使用分布式锁（如 Redis 的 SETNX 命令或 Redlock 算法）来确保在分布式环境中只有一个节点去查询数据库，并将结果写入缓存。
优点：
适用于分布式环境。
确保只有一个节点查询数据库，减少数据库压力。
缺点：
实现相对复杂。
需要额外的分布式锁管理。
示例：

private static final long POST_EXPIRE_TIME = 60; // 缓存有效时间private static final long NULL_POST_EXPIRE_TIME = 5; // 未找到的缓存有效时间private static final long LOCK_EXPIRE_TIME = 5; // 分布式锁过期时间@Autowiredpublic PostController(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate, PostService postService) {this.redisTemplate = redisTemplate;this.postService = postService;}/*** 根据 id 获取** @param id* @return*/@GetMapping("/get/vo")public BaseResponse<PostVO> getPostVOById(@RequestParam long id, HttpServletRequest request) {if (id <= 0) {throw new BusinessException(ErrorCode.PARAMS_ERROR);}Post post = (Post) redisTemplate.opsForValue().get(POST_BY_ID + id);if (post == null) {String lockKey = LOCK_KEY + id;Boolean lockAcquired = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "1", LOCK_EXPIRE_TIME, TimeUnit.SECONDS);if (lockAcquired) {try {post = (Post) redisTemplate.opsForValue().get(POST_BY_ID + id);if (post == null) {post = postService.getById(id);if (post != null) {redisTemplate.opsForValue().set(POST_BY_ID + id, post, POST_EXPIRE_TIME, TimeUnit.MINUTES);} else {redisTemplate.opsForValue().set(POST_BY_ID + id, null, NULL_POST_EXPIRE_TIME, TimeUnit.MINUTES);throw new BusinessException(ErrorCode.NOT_FOUND_ERROR);}}} finally {redisTemplate.delete(lockKey);}} else {// 等待一段时间后重试try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}return getPostVOById(id, request);}}return ResultUtils.success(postService.getPostVO(post, request));}

3. 缓存预热
方案：在系统启动时，预先将所有可能被查询的数据加载到缓存中。
优点：
可以避免冷启动时的缓存击穿问题。
提高系统的响应速度。
缺点：
需要额外的初始化时间和资源。
如果数据量很大，可能会占用较多的内存。

    @Autowiredprivate RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;@Autowiredprivate PostService postService;@PostConstructpublic void init() {List<Post> posts = postService.getAllPosts();for (Post post : posts) {redisTemplate.opsForValue().set("post:id:" + post.getId(), post, POST_EXPIRE_TIME, TimeUnit.MINUTES);}}

4. 缓存更新策略
方案：在缓存过期前，提前更新缓存，避免缓存过期后多个请求同时查询数据库。
优点：
减少缓存过期后的并发查询。
提高系统的稳定性。
缺点：
需要额外的逻辑来管理缓存更新。
示例：

    private static final long POST_EXPIRE_TIME = 60; // 缓存有效时间private static final long NULL_POST_EXPIRE_TIME = 5; // 未找到的缓存有效时间private final RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;private final PostService postService;@Autowiredpublic PostController(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate, PostService postService) {this.redisTemplate = redisTemplate;this.postService = postService;}/*** 根据 id 获取** @param id* @return*/@GetMapping("/get/vo")public BaseResponse<PostVO> getPostVOById(@RequestParam long id, HttpServletRequest request) {if (id <= 0) {throw new BusinessException(ErrorCode.PARAMS_ERROR);}Post post = (Post) redisTemplate.opsForValue().get(POST_BY_ID + id);if (post == null) {post = postService.getById(id);if (post != null) {redisTemplate.opsForValue().set(POST_BY_ID + id, post, POST_EXPIRE_TIME, TimeUnit.MINUTES);} else {redisTemplate.opsForValue().set(POST_BY_ID + id, null, NULL_POST_EXPIRE_TIME, TimeUnit.MINUTES);throw new BusinessException(ErrorCode.NOT_FOUND_ERROR);}}return ResultUtils.success(postService.getPostVO(post, request));}@Scheduled(fixedRate = 30000) // 每30秒执行一次public void updateCache() {List<Post> posts = postService.getAllPosts();for (Post post : posts) {redisTemplate.opsForValue().set(POST_BY_ID + post.getId(), post, POST_EXPIRE_TIME, TimeUnit.MINUTES);}}

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http://www.mrgr.cn/news/65733.html