缓存击穿的防范之道：稳固基石，保障数据可靠性

后端

2023-12-26 06:32:36

在高并发的分布式系统中，缓存作为性能优化利器，其作用不可小觑。然而，当并发请求击中同一缓存键且该键恰好缺失时，就会发生缓存击穿。在这种情况下，所有请求都会绕过缓存，直接访问数据库，从而导致数据库不堪重负。

缓存击穿的成因

缓存击穿的根源在于数据并发查询。当大量请求同时访问同一缓存键，且该键对应的缓存数据已过期或不存在时，缓存击穿便会发生。这通常是由以下原因造成的：

缓存穿透： 当请求的数据本身不存在于数据库中时，会造成缓存击穿。
缓存雪崩： 当缓存中的大量数据同时失效时，会导致缓存击穿。

应对策略

为了防范缓存击穿，我们可以采取以下策略：

使用互斥锁： 当检测到缓存击穿时，可以使用互斥锁对该键进行加锁，确保只有第一个请求访问数据库，并将查询结果放入缓存。
采用熔断机制： 当某个缓存键频繁发生击穿时，可以采用熔断机制将其暂时冻结，防止后续请求继续访问数据库，从而避免数据库过载。
设置空对象： 当缓存击穿发生时，可以在缓存中设置一个空对象，表示该键不存在，以避免后续请求再次访问数据库。
利用分布式锁： 在分布式系统中，可以使用分布式锁来实现互斥，确保只有一个节点访问数据库。

实战案例

以Java代码为例，我们可以使用Caffeine缓存框架来实现缓存击穿的防范：

Caffeine<String, Object> cache = Caffeine.newBuilder()
    .expireAfterAccess(10, TimeUnit.MINUTES)
    .build();

Object getValue(String key) {
    Object value = cache.getIfPresent(key);
    if (value == null) {
        synchronized (key) {
            value = database.get(key);
            if (value != null) {
                cache.put(key, value);
            } else {
                cache.put(key, NULL_OBJECT);  // 设置空对象
            }
        }
    }
    return value;
}