突破红色Redis缓冲击穿技术（redis缓冲击穿）

Redis缓冲击穿技术是一个成熟的缓存架构来解决高并发请求情境下的缓存失效问题。本文旨在介绍redis缓冲击穿技术，并通过Java代码实现以帮助开发人员更好地理解该技术。

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一、缓存失效的问题

在高并发的Web应用中，我们经常需要使用缓存来优化系统性能以减小数据库访问压力。但是，当一个缓存的键过期后，下一个请求将无法从缓存中获取数据，最终必须从数据库中检索。在Web应用程序有高并发负载的情况下，这种失效情况会变得更加严重，可能导致数据库性能问题。

二、缓解缓存失效问题的手段

为回避上述的问题，我们可以采取以下三种方法较好地解决问题：

1.设置过期时间：缓存数据具有过期时间，一旦一条缓存数据过期则将其从缓存中删除，同时从数据源重新加载数据到缓存中。但是这种方法容易产生缓存雪崩问题，即在某一时段内缓存集中失效，在下一时段内又会多次查询数据源。

2.加锁：在缓存失效之后，将需要更新的数据进行加锁，只让一个线程查询数据库，同时其他的线程等待该线程的查询结果并获取到加锁之后的数据，并释放锁。但是加锁也有一些问题，如死锁、中心化瓶颈等。

3.缓存穿透：缓存穿透是指查询不存在的缓存数据，缓存为空，没有在数据库中查到值，导致每个请求都到数据库中获取数据，可能导致宕机。解决这种情况可以采用伪造缓存值、布隆过滤器、缓存空值等方式。

三、Redis 解决缓存击穿

为了解决缓存击穿问题，我们可以使用Redis缓存技术。Redis是一种互联网高并发应用程序缓存的首选解决方案，因为它可以保存大量内存操作数据，使用高效的数据结构和算法，有效降低数据访问速度。

Redis提供互斥锁（setnx），高效地“set if not exist”，可以看做分布式环境中实现Mutex的一种方式。Redis可以使用SET命令为在redis中存储的具有特定键的值设置过期时间。在此过期时间之前，该值将保持在内存中；一旦键过期，数据就会从存储中删除，同时执行回调函数来更新缓存数据。

实现示例：

public String getData(String KEY) {

String value;

ValueOperations operations = redisTemplate.opsForValue();

if (redisTemplate.hasKey(key)) {

value = operations.get(key);

log.info(“Get Data from Redis”);

return value;

}

//为避免”缓存穿透”问题（即缓存中不存在相关键，导致每个请求都到数据库中获取数据），我们可以设置一个较短的过期时间，例如3秒。

synchronized (this) {

if (redisTemplate.hasKey(key)) {

value = operations.get(key);

log.info(“Get Data from Redis after synchronization”);

return value;

}

//如果缓存没有命中，我们将打一个标记，避免进行缓存穿透操作。

//参数“nx”表示当键不存在时，才会执行SET命令。

Boolean target = operations.setIfAbsent(key, “true”, 3, TimeUnit.SECONDS);

if (target) {

log.info(“Get Data from DataBase”);

value = getDataFromDataBase(key);

operations.set(key, value, 30, TimeUnit.MINUTES);

return value;

}

}

//如果多个请求都从缓存中获取数据，Redis将返回null。

//参数“not null”表示为空时不会执行下一步操作，否则会直接调用下一步代码，其中包含查询数据库，以保证多个线程可以查询到最新数据，并永远不会产生缓存穿透问题。

value = operations.get(key, StringUtils.EMPTY);

if (StringUtils.isBlank(value)) {

log.info(“The value of the key {} does not exist”, key);

} else {

log.info(“The value of the key {} exists”, key);

}

return value;

}

四、Redis缓冲击穿技术总结

Redis缓冲击穿技术是解决高并发情境中缓存失效的一种成熟技术，通过采用Redis缓存技术，我们可以灵活设置过期时间，实现缓存及时清除，有效避免缓存失效问题的出现。通过加锁、设置过期时间以及使用操作指令等方式，我们可以避免缓存失效导致数据库性能问题带来的查询压力。

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