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秒懂缓存击穿妙招:互斥锁+逻辑过期,一条龙解决!

后端

缓存击穿:不容小觑的缓存系统难题

简介

在缓存系统中,缓存击穿是一个让人头疼的问题。当缓存中没有数据,并且多个请求同时到达时,就会导致缓存击穿。为了解决这个问题,业界提出了两种行之有效的解决方案:互斥锁和逻辑过期。

互斥锁:为每个 key 加把锁

互斥锁的原理很简单,就是在缓存中为每个 key 加一把锁。当一个请求来的时候,先尝试获取锁,如果获取成功,则继续执行;如果获取失败,则等待一段时间再重试。这样,就可以防止多个请求同时访问同一个 key,从而导致缓存击穿。

代码示例:

public class CacheWithMutexLock {

    private ConcurrentMap<String, Object> cache = new ConcurrentHashMap<>();

    private Lock lock = new ReentrantLock();

    public Object get(String key) {
        Object value = cache.get(key);
        if (value == null) {
            lock.lock();
            try {
                value = cache.get(key);
                if (value == null) {
                    value = loadFromDB(key);
                    cache.put(key, value);
                }
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
        return value;
    }

    private Object loadFromDB(String key) {
        // 从数据库中加载数据
        return null;
    }
}

逻辑过期:给缓存数据设置一个过期时间

逻辑过期是指给缓存数据设置一个过期时间。当缓存数据过期后,就会被自动删除。这样,就可以防止缓存数据一直存在,从而导致缓存击穿。

代码示例:

public class CacheWithLogicalExpiration {

    private ConcurrentMap<String, ExpiringValue> cache = new ConcurrentHashMap<>();

    public Object get(String key) {
        ExpiringValue value = cache.get(key);
        if (value == null || value.isExpired()) {
            Object newValue = loadFromDB(key);
            cache.put(key, new ExpiringValue(newValue, 10000));
        }
        return value.getValue();
    }

    private Object loadFromDB(String key) {
        // 从数据库中加载数据
        return null;
    }

    private class ExpiringValue {

        private Object value;

        private long expirationTime;

        public ExpiringValue(Object value, long expirationTime) {
            this.value = value;
            this.expirationTime = expirationTime;
        }

        public Object getValue() {
            return value;
        }

        public boolean isExpired() {
            return System.currentTimeMillis() > expirationTime;
        }
    }
}

两种解决方案的优缺点

这两种解决方案各有优缺点。互斥锁的优点是简单易用,缺点是可能会导致性能下降。逻辑过期的优点是不会导致性能下降,缺点是需要额外维护过期时间。

选择合适的解决方案

在实际使用中,可以根据不同的情况选择合适的解决方案。如果对性能要求不高,可以使用互斥锁;如果对性能要求较高,可以使用逻辑过期。

示例:电商网站的缓存击穿

为了帮助你更好地理解这两种解决方案,我们来看一个具体的案例。假设有一个电商网站,在双十一期间,大量的用户涌入网站,导致缓存击穿。为了解决这个问题,可以使用互斥锁或逻辑过期。

如果使用互斥锁,可以在缓存中为每个商品的库存量加一把锁。当一个用户请求商品库存时,先尝试获取锁,如果获取成功,则继续执行;如果获取失败,则等待一段时间再重试。这样,就可以防止多个用户同时访问同一个商品的库存量,从而导致缓存击穿。

如果使用逻辑过期,可以在缓存中为每个商品的库存量设置一个过期时间。当商品的库存量发生变化时,就更新缓存中的数据,并重置过期时间。这样,就可以防止缓存数据一直存在,从而导致缓存击穿。

在实际测试中,互斥锁的性能比逻辑过期要差一些。但是,互斥锁的优点是简单易用,缺点是可能会导致性能下降。逻辑过期的优点是不会导致性能下降,缺点是需要额外维护过期时间。

结论

缓存击穿是一个常见的问题,可以使用互斥锁或逻辑过期来解决。在实际使用中,可以根据不同的情况选择合适的解决方案。

常见问题解答

  • 什么是缓存击穿?
    当缓存中没有数据,并且多个请求同时到达时,就会导致缓存击穿。
  • 互斥锁是如何工作的?
    互斥锁为每个缓存 key 加一把锁,防止多个请求同时访问同一个 key。
  • 逻辑过期是如何工作的?
    逻辑过期给缓存数据设置一个过期时间,当数据过期后会被自动删除。
  • 互斥锁和逻辑过期哪个更好?
    互斥锁简单易用,但可能会导致性能下降;逻辑过期不会导致性能下降,但需要额外维护过期时间。
  • 在实际应用中如何选择合适的解决方案?
    如果对性能要求不高,可以使用互斥锁;如果对性能要求较高,可以使用逻辑过期。