解决Redis缓存穿透方案

缓存技术可以用来减轻数据库的压力，提升访问效率。目前在企业项目中对缓存也是越来越重视。但是缓存不是说随随便便加入项目就可以了。将缓存整合到项目中，这才是第一步。而缓存带来的穿透问题，进而导致的雪蹦问题都是我们迫切需要解决的问题。本篇文章将我平时项目中的解决方案分享给大家，以供参考。

一、缓存穿透的原理

缓存的正常使用如图：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-WouNER4E-1629791569749)(https://github.com/yangjingwen2/javen666.com/blob/master/Redis%E7%BC%93%E5%AD%98%E7%A9%BF%E9%80%8F/images/20180507174845.png?raw=true)]

如图所示，缓存的使用流程：

1、先从缓存中取数据，如果能取到，则直接返回数据给用户。这样不用访问数据库，减轻数据库的压力。

2、如果缓存中没有数据，就会访问数据库。

这里面就会存在一个BUG，如图：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-6uVL6mTR-1629791569751)(https://github.com/yangjingwen2/javen666.com/blob/master/Redis%E7%BC%93%E5%AD%98%E7%A9%BF%E9%80%8F/images/20180507174951.png?raw=true)]

如图，缓存就像是数据库的一道防火墙，将请求比较频繁的数据放到缓存中，从而减轻数据库的压力。 但是如果有人恶意攻击，那就很轻松的穿透你的缓存，将所有的压力都给数据库。比如上图，你缓存的key都是正整数，但是我偏偏使用负数作为key访问你的缓存，这样就会导致穿透缓存，将压力直接给数据库。

二、导致缓存穿透的原因

缓存穿透的问题，肯定是再大并发情况下。依此为前提，我们分析缓存穿透的原因如下：

1、恶意攻击，猜测你的key命名方式，然后估计使用一个你缓存中不会有的key进行访问。

2、第一次数据访问，这时缓存中还没有数据，则并发场景下，所有的请求都会压到数据库。

3、数据库的数据也是空，这样即使访问了数据库，也是获取不到数据，那么缓存中肯定也没有对应的数据。这样也会导致穿透。

三、解决缓存穿透

缓存穿透在于一步步规避穿透的原因，如图：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-pHsFR441-1629791569753)(https://github.com/yangjingwen2/javen666.com/blob/master/Redis%E7%BC%93%E5%AD%98%E7%A9%BF%E9%80%8F/images/Redis避免缓存穿透的解决方案.png?raw=true)]

如上图所示，解决的步骤如下：

• 1、再web服务器启动时，提前将有可能被频繁并发访问的数据写入缓存。—这样就规避大量的请求在第3步出现排队阻塞。

• 2、规范key的命名，并且统一缓存查询和写入的入口。这样，在入口处，对key的规范进行检测。–这样保存恶意的key被拦截。

• 3、Synchronized双重检测机制，这时我们就需要使用同步（Synchronized）机制，在同步代码块前查询一下缓存是否存在对应的key，然后同步代码块里面再次查询缓存里是否有要查询的key。 这样“双重检测”的目的，还是避免并发场景下导致的没有意义的数据库的访问（也是一种严格避免穿透的方案）。

  这一步会导致排队，但是第一步中我们说过，为了避免大量的排队，可以提前将可以预知的大量请求提前写入缓存。

• 4、不管数据库中是否有数据，都在缓存中保存对应的key，值为空就行。–这样是为了避免数据库中没有这个数据，导致的平凡穿透缓存对数据库进行访问。

• 5、第4步中的空值如果太多，也会导致内存耗尽。导致不必要的内存消耗。这样就要定期的清理空值的key。避免内存被恶意占满。导致正常的功能不能缓存数据。