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阐述缓存穿透?怎么解决?

参考答案:

缓存穿透是指在高并发场景下,当某个 key 对应的值在缓存中没有找到(即缓存未命中),然后出于容错性考虑,系统会尝试从后端数据库中获取该值。然而,如果这个 key 在数据库中也不存在,那么系统就会不断地去数据库中查询这个不存在的值,导致大量的无效查询操作,给数据库带来巨大的压力。

解决缓存穿透的方法有以下几种:

  1. 缓存空对象:当查询一个不存在的数据时,将查询结果(空对象)缓存起来。这样,下次再有相同的查询请求时,就可以直接从缓存中获取空对象,而不需要再次查询数据库。这种方法实现起来成本较低,适合命中不高但可能被频繁更新的数据。
  2. 布隆过滤器(Bloom Filter):布隆过滤器是一种空间效率极高的概率型数据结构,它利用位数组来表示一个集合,并通过哈希函数将元素映射到位数组上。在查询数据时,先判断该数据是否存在于布隆过滤器中,如果存在则直接返回结果,否则再从数据库中查询数据。这样可以有效过滤掉那些肯定不存在的查询请求,减少数据库的访问压力。
  3. 单独过滤处理:对所有可能对应数据为空的 key 进行统一的存放,并在请求前做拦截。这样可以避免这些无效的查询请求穿透到后端数据库。这种方法实现起来相对复杂,适合命中不高但更新不频繁的数据。
  4. 设置热点数据永不过期:对于一些热点数据,可以设置永不过期,这样即使缓存未命中,也不会影响数据的一致性。这种方法可以确保热点数据始终能够被快速访问,避免因为缓存失效而导致的缓存穿透问题。
  5. 使用分布式锁:在查询数据前先使用分布式锁进行加锁,保证只有一个线程能够访问数据库,其他线程需要等待锁释放后才能进行查询。这样可以避免多个线程同时去查询同一个不存在的数据,从而减少数据库的访问压力。
  6. 使用数据库的缓存机制:一些数据库提供了自己的缓存机制,可以将查询结果缓存到内存中,减少对数据库的访问次数。这样可以有效地提高查询性能,降低缓存穿透的风险。

以上是解决缓存穿透的一些常用方法,可以根据具体的应用场景和需求选择合适的解决方案。