缓存穿透、击穿、雪崩

在并发学习的过程中，缓存是一个非常重要的知识模块。为什么使用缓存呢？第一，提升响应效率和并发量；第二，减轻数据库的压力。如果没有设计好缓存模块，造成了缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩，会导致大量请求访问到数据库，大并发的情况下会让数据库无法承担压力，造成系统崩溃。

缓存流程

通常情况下，一个请求过来，会先查询缓存，如果缓存存在，则直接返回，缓存不存在，则去数据库中查询。

缓存穿透

出现原因：由于缓存过期或被主动删除、查询缓存不存在等情况就会出现缓存穿透。
解决方案：

1. 当数据库查询不存在时，设置缓存为空或NULL，防止下次穿透
2. 使用布隆过滤器。数据写入时，在布隆过滤器中进行标记，当缓存查询不存在的时候，对布隆过滤器进行查询是否存在。如果不存在，则数据库中也不存在，直接返回空或失败

缓存击穿

出现原因：当某个缓存失效的瞬间大量请求转发到数据库
解决方案：

1. 使用互斥锁，只让一个线程构建缓存，其他线程等待构建缓存执行完毕，重新从缓存中获取数据。单机通过synchronized或lock来处理，分布式环境采用分布式锁
2. 不设置过期时间，后台异步更新缓存
3. ”提前“使用互斥锁，在value内部设置一个比缓存过期时间短的过期时间标识，当异步线程发现该值快过期时，马上延长内置的这个时间，并重新从数据库加载数据，设置到缓存中去

缓存雪崩

出现原因：当大量缓存同时失效或缓存中间件服务器宕机的情况下，导致的大量请求转发到了数据库
解决方案：

1. 将缓存的过期时间加上一个随机数（比如随机1-5分钟），让缓存均匀的失效
2. 使用队列或锁，单线程控制缓存，但可能影响到并发
3. 热点数据可以考虑不失效，后台异步更新缓存
4. 双缓存策略，主缓存设置过期时间，备用缓存不设置过期时间，当主缓存失效时，返回备用缓存
5. 构建分布式缓存
6. 当缓存雪崩发生时，服务熔断、限流、降级等措施