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Redis緩存是一種常見(jiàn)的解決高并發(fā)訪問(wèn)問(wèn)題的手段，但是如果對(duì)Redis緩存的使用不當(dāng)，就有可能出現(xiàn)緩存擊穿的問(wèn)題，導(dǎo)致應(yīng)用程序崩潰、響應(yīng)變慢等一系列問(wèn)題，甚至還會(huì)帶來(lái)安全隱患。所以，本篇文章將針對(duì)Redis緩存擊穿問(wèn)題，提供一些解決方案和實(shí)踐指南。
一、 緩存擊穿的原因
Redis緩存擊穿指的是：在高并發(fā)情況下，某些緩存在同一時(shí)刻失效，導(dǎo)致相同的請(qǐng)求同時(shí)請(qǐng)求數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)造成了巨大的壓力，甚至?xí)寯?shù)據(jù)庫(kù)崩潰。其中的坑點(diǎn)在于，如果緩存失效時(shí)，恰好有相同的請(qǐng)求發(fā)起，那么它們都會(huì)去訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，請(qǐng)求可能會(huì)同時(shí)落在一個(gè)KEY上，此時(shí)就會(huì)導(dǎo)致大量請(qǐng)求競(jìng)爭(zhēng)數(shù)據(jù)庫(kù)資源，需要等待查詢完成，響應(yīng)時(shí)間就會(huì)變慢，最終導(dǎo)致客戶端響應(yīng)超時(shí)，以至于服務(wù)掛掉。
二、 緩存擊穿的解決方案
1、 針對(duì)緩存層的優(yōu)化
（1） 加鎖
針對(duì)于緩存失效瞬間導(dǎo)致大量請(qǐng)求穿透到后端數(shù)據(jù)庫(kù)的問(wèn)題，我們可以采用分布式鎖，只允許第一個(gè)請(qǐng)求去查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，其他請(qǐng)求等待鎖，直到第一個(gè)請(qǐng)求返回結(jié)果，并重新將查詢結(jié)果保存到緩存中。
對(duì)于Java程序，我們可以使用Spring提供的RedisTemplate和Redisson框架提供的分布式鎖：
“`java
public Object getvalue(string key) {
//從緩存獲取數(shù)據(jù)
Object value = getValueFromCache(key);
//緩存中存在的數(shù)據(jù)直接返回
if(null != value){
return value;
}
//緩存中沒(méi)有則加分布式鎖
String lockKey = “l(fā)ock” + key;
RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);
try {
// timeout參數(shù)是請(qǐng)求鎖的最大時(shí)間，當(dāng)請(qǐng)求加鎖超過(guò)此時(shí)間時(shí)，就會(huì)返回false。
boolean isLock = lock.tryLock(30, 10,TimeUnit.SECONDS);
if (isLock) { // 加鎖成功,重新從數(shù)據(jù)庫(kù)查詢，并將數(shù)據(jù)保存到緩存中
try {
value = getValueFromDB(key);
if(value != null){
setCache(key, value, EXPIRE_TIME); //更新緩存
}
} finally { // 別忘了解鎖
lock.unlock();
}
}else{ // 加鎖失敗，說(shuō)明其他線程已經(jīng)在請(qǐng)求數(shù)據(jù)了，此時(shí)直接從緩存中獲取
value = getValueFromCache(key);
}
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
return value;
}
（2） 空對(duì)象緩存策略
對(duì)于一些查詢不存在數(shù)據(jù)的情況，可以采用空對(duì)象緩存策略，將這些不存在的數(shù)據(jù)緩存，有效期可以設(shè)置的長(zhǎng)一些，比如1分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間，這樣就可以將后面查詢同一個(gè)不存在的數(shù)據(jù)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到緩存中，從而減少數(shù)據(jù)庫(kù)的請(qǐng)求壓力。
```java
public Object getValue(String key) {
//從緩存獲取數(shù)據(jù)
Object value = getValueFromCache(key);
//緩存中存在的數(shù)據(jù)直接返回
if(null != value){
return value;
}
//緩存中沒(méi)有則加分布式鎖
String lockKey = "lock" + key;
RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);
try {
// timeout參數(shù)是請(qǐng)求鎖的最大時(shí)間，當(dāng)請(qǐng)求加鎖超過(guò)此時(shí)間時(shí)，就會(huì)返回false。
boolean isLock = lock.tryLock(30, 10,TimeUnit.SECONDS);
if (isLock) { // 加鎖成功,重新從數(shù)據(jù)庫(kù)查詢，并將數(shù)據(jù)保存到緩存中
try {
value = getValueFromDB(key);
if(value != null){
setCache(key, value, EXPIRE_TIME); //更新緩存
}else{
setCache(key, new NullValue(), NULL_EXPIRE_TIME); //設(shè)置空數(shù)據(jù)緩存
}
} finally { // 別忘了解鎖
lock.unlock();
}
}else{ // 加鎖失敗，說(shuō)明其他線程已經(jīng)在請(qǐng)求數(shù)據(jù)了，此時(shí)直接從緩存中獲取
value = getValueFromCache(key);
}
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
return value;
}
2、 合理設(shè)置緩存失效時(shí)間
在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，我們需要合理地設(shè)置緩存的時(shí)間，針對(duì)于一些很少更新的數(shù)據(jù)，設(shè)置緩存失效時(shí)間長(zhǎng)一些，對(duì)于一些經(jīng)常變化的數(shù)據(jù)，建議將失效時(shí)間設(shè)置短一些，這樣就可以保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的問(wèn)題。
三、 Redis緩存擊穿的實(shí)踐
下面將通過(guò)一個(gè)實(shí)際開(kāi)發(fā)案例，介紹如何解決Redis緩存擊穿的問(wèn)題。
我們?cè)趯?shí)際開(kāi)發(fā)中，有一個(gè)微信公眾號(hào)后臺(tái)管理系統(tǒng)，其中有一些敏感操作需要授權(quán)才能操作，如：修改公眾號(hào)信息、發(fā)送消息、紅包管理等等。為了保護(hù)用戶的數(shù)據(jù)安全，我們給授權(quán)碼設(shè)置了5分鐘的緩存時(shí)間，一旦該時(shí)間過(guò)期，就需要重新授權(quán)才能進(jìn)行敏感操作。
針對(duì)于這種情況，我們可以采用預(yù)熱和異步刷新的方式，將緩存失效時(shí)間設(shè)為10分鐘，每5分鐘會(huì)將授權(quán)碼更新到緩存中，保證了授權(quán)碼在10分鐘內(nèi)永遠(yuǎn)不會(huì)失效或者說(shuō)在失效期內(nèi)無(wú)需重新授權(quán)。
這里給出代碼示例：
“`java
public String getAuthCode(String appId) {
String key = AUTH_CODE_PREFIX + appId;
//從緩存獲取授權(quán)碼
String authCode = (String) redisTemplate.opsForValue().get(key);
//緩存中存在的數(shù)據(jù)直接返回
if (authCode != null) {
return authCode;
}
//從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取授權(quán)碼，并設(shè)置緩存
String code = generateAuthCode();
redisTemplate.opsForValue().set(key, code, EXPIRATION_SECONDS, TimeUnit.SECONDS);
return code;
}
/**
* 定時(shí)刷新授權(quán)碼
*/
@Scheduled(fixedRate = REFRESH_RATE)
public void refreshAuthCode() {
List wechatApps = wechatAppService.findAll();
for (WechatApp wechatApp : wechatApps) {
String key = AUTH_CODE_PREFIX + wechatApp.getAppId();
String authCode = (String) redisTemplate.opsForValue().get(key);
if (authCode != null) {
redisTemplate.opsForValue().set(key, authCode, EXPIRATION_SECONDS, TimeUnit.SECONDS);
}
}
}
四、 總結(jié)
針對(duì)于Redis緩存擊穿問(wèn)題，我們提供了以下幾種解決方案：
（1） 加鎖
（2） 空對(duì)象緩存策略
（3） 合理設(shè)置緩存失效時(shí)間
同時(shí)，針對(duì)于不同場(chǎng)景，我們也需要采用不同的解決方案，避免因?yàn)榻鉀Q方案不當(dāng)導(dǎo)致更多的問(wèn)題。因此，本篇文章也結(jié)合了一個(gè)實(shí)際開(kāi)發(fā)案例，希望能夠給讀者提供更多關(guān)于Redis緩存擊穿問(wèn)題的解決思路和方法。
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