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Redis緩沖擊穿技術(shù)是一個成熟的緩存架構(gòu)來解決高并發(fā)請求情境下的緩存失效問題。本文旨在介紹redis緩沖擊穿技術(shù)，并通過Java代碼實現(xiàn)以幫助開發(fā)人員更好地理解該技術(shù)。
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一、緩存失效的問題
在高并發(fā)的Web應用中，我們經(jīng)常需要使用緩存來優(yōu)化系統(tǒng)性能以減小數(shù)據(jù)庫訪問壓力。但是，當一個緩存的鍵過期后，下一個請求將無法從緩存中獲取數(shù)據(jù)，最終必須從數(shù)據(jù)庫中檢索。在Web應用程序有高并發(fā)負載的情況下，這種失效情況會變得更加嚴重，可能導致數(shù)據(jù)庫性能問題。
二、緩解緩存失效問題的手段
為回避上述的問題，我們可以采取以下三種方法較好地解決問題：
1.設置過期時間：緩存數(shù)據(jù)具有過期時間，一旦一條緩存數(shù)據(jù)過期則將其從緩存中刪除，同時從數(shù)據(jù)源重新加載數(shù)據(jù)到緩存中。但是這種方法容易產(chǎn)生緩存雪崩問題，即在某一時段內(nèi)緩存集中失效，在下一時段內(nèi)又會多次查詢數(shù)據(jù)源。
2.加鎖：在緩存失效之后，將需要更新的數(shù)據(jù)進行加鎖，只讓一個線程查詢數(shù)據(jù)庫，同時其他的線程等待該線程的查詢結(jié)果并獲取到加鎖之后的數(shù)據(jù)，并釋放鎖。但是加鎖也有一些問題，如死鎖、中心化瓶頸等。
3.緩存穿透：緩存穿透是指查詢不存在的緩存數(shù)據(jù)，緩存為空，沒有在數(shù)據(jù)庫中查到值，導致每個請求都到數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)，可能導致宕機。解決這種情況可以采用偽造緩存值、布隆過濾器、緩存空值等方式。
三、Redis 解決緩存擊穿
為了解決緩存擊穿問題，我們可以使用Redis緩存技術(shù)。Redis是一種互聯(lián)網(wǎng)高并發(fā)應用程序緩存的首選解決方案，因為它可以保存大量內(nèi)存操作數(shù)據(jù)，使用高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，有效降低數(shù)據(jù)訪問速度。
Redis提供互斥鎖（setnx），高效地“set if not exist”，可以看做分布式環(huán)境中實現(xiàn)Mutex的一種方式。Redis可以使用SET命令為在redis中存儲的具有特定鍵的值設置過期時間。在此過期時間之前，該值將保持在內(nèi)存中；一旦鍵過期，數(shù)據(jù)就會從存儲中刪除，同時執(zhí)行回調(diào)函數(shù)來更新緩存數(shù)據(jù)。
實現(xiàn)示例：
public String getData(String KEY) {
String value;
ValueOperations operations = redisTemplate.opsForValue();
if (redisTemplate.hasKey(key)) {
value = operations.get(key);
log.info(“Get Data from Redis”);
return value;
}
//為避免”緩存穿透”問題（即緩存中不存在相關(guān)鍵，導致每個請求都到數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)），我們可以設置一個較短的過期時間，例如3秒。
synchronized (this) {
if (redisTemplate.hasKey(key)) {
value = operations.get(key);
log.info(“Get Data from Redis after synchronization”);
return value;
}
//如果緩存沒有命中，我們將打一個標記，避免進行緩存穿透操作。
//參數(shù)“nx”表示當鍵不存在時，才會執(zhí)行SET命令。
Boolean target = operations.setIfAbsent(key, “true”, 3, TimeUnit.SECONDS);
if (target) {
log.info(“Get Data from DataBase”);
value = getDataFromDataBase(key);
operations.set(key, value, 30, TimeUnit.MINUTES);
return value;
}
}
//如果多個請求都從緩存中獲取數(shù)據(jù)，Redis將返回null。
//參數(shù)“not null”表示為空時不會執(zhí)行下一步操作，否則會直接調(diào)用下一步代碼，其中包含查詢數(shù)據(jù)庫，以保證多個線程可以查詢到最新數(shù)據(jù)，并永遠不會產(chǎn)生緩存穿透問題。
value = operations.get(key, StringUtils.EMPTY);
if (StringUtils.isBlank(value)) {
log.info(“The value of the key {} does not exist”, key);
} else {
log.info(“The value of the key {} exists”, key);
}
return value;
}
四、Redis緩沖擊穿技術(shù)總結(jié)
Redis緩沖擊穿技術(shù)是解決高并發(fā)情境中緩存失效的一種成熟技術(shù)，通過采用Redis緩存技術(shù)，我們可以靈活設置過期時間，實現(xiàn)緩存及時清除，有效避免緩存失效問題的出現(xiàn)。通過加鎖、設置過期時間以及使用操作指令等方式，我們可以避免緩存失效導致數(shù)據(jù)庫性能問題帶來的查詢壓力。
成都創(chuàng)新互聯(lián)科技有限公司，是一家專注于互聯(lián)網(wǎng)、IDC服務、應用軟件開發(fā)、網(wǎng)站建設推廣的公司，為客戶提供互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)服務！
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網(wǎng)站名稱：突破紅色Redis緩沖擊穿技術(shù)（redis緩沖擊穿）
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