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MyBatis【缓存击穿，缓存雪崩，缓存穿透】

article 2024/11/18 7:32:47

缓存击穿、缓存雪崩、缓存穿透

在使用 MyBatis 进行缓存管理时，可能会遇到三种缓存问题：缓存穿透、缓存击穿、和缓存雪崩。这些问题都会对系统的性能和稳定性造成影响，因此理解和处理这些问题非常重要。下面我将详细解释每个问题，并提供相关的代码示例。

1. 缓存穿透 (Cache Penetration)

缓存穿透指的是查询的数据在缓存中不存在，并且数据库中也不存在。当请求这些数据时，缓存无法命中，每次都会直接查询数据库，导致缓存完全失效。

解决方案：

使用布隆过滤器：布隆过滤器用于在查询前判断数据是否存在，避免查询无效的数据。
缓存空对象：将不存在的数据结果（如null）也缓存起来，防止每次查询都打到数据库。

示例代码：

假设我们有一个方法查询用户信息，可以通过以下代码来处理缓存穿透问题：

public User getUserById(Integer userId) {
    // 检查缓存是否存在
    User user = cache.get(userId);
    if (user != null) {
        return user;
    }

    // 使用布隆过滤器判断数据是否存在
    if (!bloomFilter.mightContain(userId)) {
        return null; // 直接返回，防止缓存穿透
    }

    // 查询数据库
    user = userMapper.getUserById(userId);
    
    if (user != null) {
        cache.put(userId, user); // 缓存数据
    } else {
        cache.put(userId, null); // 缓存空对象
    }
    
    return user;
}

2. 缓存击穿 (Cache Breakdown)

缓存击穿指的是在缓存中某个热点数据（如频繁访问的数据）在过期的瞬间，有大量的请求并发访问，导致请求同时打到数据库，可能会引发数据库压力骤增。

解决方案：

使用互斥锁：在缓存失效时，通过互斥锁（如 Redis 的分布式锁）控制只有一个线程能去加载数据库数据，其他线程等待。
缓存预热：在缓存失效前主动更新缓存，避免高并发情况下的缓存击穿。

示例代码：

以下代码展示了如何使用锁来解决缓存击穿问题：

public User getUserById(Integer userId) {
    User user = cache.get(userId);
    if (user != null) {
        return user;
    }

    synchronized (this) {
        // 再次检查缓存，防止并发线程同时进入
        user = cache.get(userId);
        if (user != null) {
            return user;
        }

        // 查询数据库
        user = userMapper.getUserById(userId);
        cache.put(userId, user);
    }
    
    return user;
}

3. 缓存雪崩 (Cache Avalanche)

缓存雪崩指的是在某一时间段缓存集中失效，导致大量请求打到数据库，从而引发数据库宕机或服务不可用。通常发生在缓存批量失效或缓存服务器出现故障时。

解决方案：

缓存失效时间设置随机值：避免大规模缓存同时失效。
多级缓存：利用多层缓存结构，如本地缓存和分布式缓存结合使用，分散请求。
限流与降级：在高并发情况下，通过限流、熔断机制保护数据库。

示例代码：

以下代码展示了如何设置缓存失效时间的随机值以防止缓存雪崩：

public void cacheUser(User user) {
    // 设置缓存失效时间为随机值，防止雪崩
    int expireTime = 60 + new Random().nextInt(30); // 缓存失效时间为60-90秒之间
    cache.put(user.getId(), user, expireTime);
}