缓存的隐形杀手：穿透、击穿和雪崩，你掌握了吗？

缓存失效三大杀器：穿透、击穿、雪崩

在日常开发中，缓存是一个非常重要的工具。但是，缓存不是万能的，它也会存在一些问题，比如缓存失效。缓存失效会对系统性能造成很大的影响，甚至导致系统崩溃。

缓存失效主要有三种类型：缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩。

缓存穿透

缓存穿透是指查询一个根本不存在于缓存中的数据。这种情况一般发生在以下两种情况下：

• 数据没有被缓存： 当数据第一次被查询时，如果缓存中没有，就会直接去数据库查询。这时，数据会被缓存起来。但是，如果数据在数据库中也不存在，那么缓存中也不会存在。以后每次查询这个数据，都会直接去数据库查询，从而导致缓存穿透。
• 缓存被清空： 当缓存被清空后，所有数据都会被删除。这时，如果查询一个数据，就会直接去数据库查询，导致缓存穿透。

解决办法：

• 对空值进行缓存： 当查询一个数据不存在时，也可以将其缓存起来，并设置一个很短的过期时间。这样，以后查询这个数据时，直接从缓存中返回即可。
• 使用布隆过滤器： 布隆过滤器是一种空间高效的数据结构，可以用来判断一个元素是否在集合中。在使用缓存时，可以先使用布隆过滤器判断数据是否存在，如果不存在，则直接返回，避免查询数据库。

缓存击穿

缓存击穿是指缓存中没有数据，并且该数据在数据库中也存在，但是由于并发请求过多，导致数据库负载过高，无法及时响应请求。这种情况一般发生在以下两种情况下：

• 热点数据： 当一个数据非常热门，被频繁查询时，就会成为热点数据。如果热点数据不在缓存中，就会导致大量的并发请求直接访问数据库，从而导致缓存击穿。
• 缓存过期： 当缓存中数据过期后，如果此时有大量的并发请求同时访问数据库，也会导致缓存击穿。

解决办法：

• 使用互斥锁： 当查询一个热点数据时，可以先使用互斥锁进行保护。只有获取到互斥锁的请求才能去查询数据库，其他请求则等待。这样可以避免大量的并发请求同时访问数据库，从而防止缓存击穿。
• 使用限流： 当缓存过期后，可以对数据库访问进行限流。只有在数据库负载较低时，才允许请求访问数据库。这样可以避免大量的并发请求同时访问数据库，从而防止缓存击穿。

缓存雪崩

缓存雪崩是指在某个时间点，大量的缓存同时失效，导致大量的请求直接访问数据库，从而导致数据库负载过高，甚至崩溃。这种情况一般发生在以下两种情况下：

• 缓存失效时间集中： 当大量的缓存都在同一时间失效时，就会导致缓存雪崩。
• 缓存服务器故障： 当缓存服务器出现故障时，所有缓存都会失效，从而导致缓存雪崩。

解决办法：

• 设置不同的失效时间： 为不同的缓存设置不同的失效时间，避免大量的缓存同时失效。
• 使用冗余缓存： 使用多个缓存服务器，当一台缓存服务器故障时，其他缓存服务器还可以提供服务。
• 使用 CDN： CDN 可以将缓存分布到不同的服务器上，从而减轻单个服务器的负载，防止缓存雪崩。

总之，缓存失效是缓存系统中常见的问题。通过了解缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩这三种缓存失效类型，以及相应的解决办法，可以有效地防止缓存失效对系统性能造成影响。