Redis缓存穿透、击穿、雪崩及解决

约定不等于承诺〃 2024-03-17 23:19 93阅读 0赞

**目录**

前言：

Redis工具类：

缓存穿透

描述：

解决办法：

代码：

缓存击穿

描述：

解决办法：

代码：

缓存雪崩

描述：

解决方案：

### 前言： ###

在项目中，我们通常为了高并发和高性能，通常会使用缓存来实现。而常见的缓存工具就是Redis了，在使用Redis的过程中必不可少的会涉及到三个问题，那么接下来就让我们一起来回顾一下。

### Redis工具类： ###

package com.powershop.utils;
    
    import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
    import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
    import org.springframework.stereotype.Component;
    
    import java.util.List;
    import java.util.Set;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /**
     * redisTemplate封装
     */
    @Component
    public class RedisClient {
    
        @Autowired
        private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;
    
        /**
         * 指定缓存失效时间
         * @param key 键
         * @param time 时间(秒)
         * @return
         */
        public boolean expire(String key,long time){
            try {
                if(time>0){
                    redisTemplate.expire(key, time, TimeUnit.SECONDS);
                }
                return true;
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                return false;
            }
        }
    
        /**
         * 根据key 获取过期时间
         * @param key 键 不能为null
         * @return 时间(秒) 返回0代表为永久有效
         */
        public long ttl(String key){
            return redisTemplate.getExpire(key,TimeUnit.SECONDS);
        }
    
        /**
         * 判断key是否存在
         * @param key 键
         * @return true 存在 false不存在
         */
        public Boolean exists(String key){
            return redisTemplate.hasKey(key);
        }
    
        //============================String=============================
        /**
         * 普通缓存获取
         * @param key 键
         * @return 值
         */
        public Object get(String key){
            return key==null?null:redisTemplate.opsForValue().get(key);
        }
    
        /**
         * 普通缓存放入
         * @param key 键
         * @param value 值
         * @return true成功 false失败
         */
        public boolean set(String key,Object value) {
            try {
                redisTemplate.opsForValue().set(key, value);
                return true;
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                return false;
            }
        }
    
        /**
         * 删除缓存
         * @param key 可以传一个值 或多个
         */
        public Boolean del(String key){
           return redisTemplate.delete(key);
        }
    
        /**
         * 递增
         * @param key 键
         * @param delta 要增加几(大于0)
         * @return
         */
        public long incr(String key, long delta){
            if(delta<0){
                throw new RuntimeException("递增因子必须大于0");
            }
            return redisTemplate.opsForValue().increment(key, delta);
        }
    
        /**
         * 递减
         * @param key 键
         * @param delta 要减少几(小于0)
         * @return
         */
        public long decr(String key, long delta){
            if(delta<0){
                throw new RuntimeException("递减因子必须大于0");
            }
            return redisTemplate.opsForValue().decrement(key, -delta);
        }
    
        //================================hash=================================
        /**
         * HashGet
         * @param key 键 不能为null
         * @param item 项 不能为null
         * @return 值
         */
        public Object hget(String key,String item){
            return redisTemplate.opsForHash().get(key, item);
        }
    
        /**
         * 向一张hash表中放入数据,如果不存在将创建
         * @param key 键
         * @param item 项
         * @param value 值
         * @return true 成功 false失败
         */
        public boolean hset(String key,String item,Object value) {
            try {
                redisTemplate.opsForHash().put(key, item, value);
                return true;
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                return false;
            }
        }
    
        /**
         * 删除hash表中的值
         * @param key 键 不能为null
         * @param item 项 可以使多个 不能为null
         */
        public void hdel(String key, Object... item){
            redisTemplate.opsForHash().delete(key,item);
        }
    
        //============================set=============================
        /**
         * 根据key获取Set中的所有值
         * @param key 键
         * @return
         */
        public Set<Object> smembers(String key){
            try {
                return redisTemplate.opsForSet().members(key);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                return null;
            }
        }
    
        /**
         * 将数据放入set缓存
         * @param key 键
         * @param values 值 可以是多个
         * @return 成功个数
         */
        public long sadd(String key, Object...values) {
            try {
                return redisTemplate.opsForSet().add(key, values);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                return 0;
            }
        }
    
    
        /**
         * 移除值为value的
         * @param key 键
         * @param values 值 可以是多个
         * @return 移除的个数
         */
        public long srem(String key, Object ...values) {
            try {
                Long count = redisTemplate.opsForSet().remove(key, values);
                return count;
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                return 0;
            }
        }
        //===============================list=================================
    
        /**
         * 获取list缓存的内容
         * @param key 键
         * @param start 开始
         * @param end 结束  0 到 -1代表所有值
         * @return
         */
        public List<Object> lrange(String key, long start, long end){
            try {
                return redisTemplate.opsForList().range(key, start, end);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                return null;
            }
        }
    
        /**
         * 将list放入缓存
         * @param key 键
         * @param value 值
         * @return
         */
        public boolean rpush(String key, Object value) {
            try {
                redisTemplate.opsForList().rightPush(key, value);
                return true;
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                return false;
            }
        }
    
        /**
         * 将list放入缓存
         * @param key 键
         * @param value 值
         * @return
         */
        public boolean lpush(String key, List<Object> value) {
            try {
                redisTemplate.opsForList().rightPushAll(key, value);
                return true;
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                return false;
            }
        }
    
        /**
         * 移除N个值为value
         * @param key 键
         * @param count 移除多少个
         * @param value 值
         * @return 移除的个数
         */
        public long lrem(String key,long count,Object value) {
            try {
                Long remove = redisTemplate.opsForList().remove(key, count, value);
                return remove;
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                return 0;
            }
        }
    
        /**
         * 分布式锁
         * @param key
         * @param value
         * @return
         */
        public Boolean setnx(String key, Object value) {
            try {
                return redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, value);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                return false;
            }
        }
    
    }

### 缓存穿透 ###

#### 描述： ####

缓存穿透是指在Redis缓存和数据库中都没有相应的数据，用户不断发起对应请求，而这些请求就会穿过缓存直接访问数据库。假如有恶意攻击，就可以利用这个漏洞，对数据库造成压力，甚至压垮数据库。

#### 解决办法： ####

缓存空对象：当在数据库查询不到数据时，创建空对象放入缓存中，同时设置一个过期时间（避免空值占用太多的存储空间），之后在访问这个数据就会从缓存中取出，保护了后端数据库的安全。

#### 代码： ####

public TbItem selectItemInfo(Long itemId) {
    		//查询缓存
    		TbItem tbItem = (TbItem) redisClient.get("ITEM_INFO "+ ":" + itemId + ":"+ BASE);
    		if(tbItem!=null){
    			return tbItem;
    		}
    
    		tbItem = tbItemMapper.selectByPrimaryKey(itemId);
    		/********************解决缓存穿透************************/
    		if(tbItem == null){
    			//把空对象保存到缓存
    			redisClient.set("ITEM_INFO "+ ":" + itemId + ":"+ "BASE",new TbItem());
    			//设置缓存的有效期
    			redisClient.expire("ITEM_INFO "+ ":" + itemId + ":"+ "BASE",30);
    			return tbItem;
    		}
    		//把数据保存到缓存
    		redisClient.set("ITEM_INFO "+ ":" + itemId + ":"+ "BASE",tbItem);
    		//设置缓存的有效期
    		redisClient.expire("ITEM_INFO "+ ":" + itemId + ":"+ "BASE",86400);
    		return tbItem;
    	}

### 缓存击穿 ###

#### 描述： ####

缓存击穿，指一个key为热点key，在高并发的情况下，这个热点key突然失效，在失效的瞬间大量的请求直接穿破缓存直接访问数据库，就像在有屏障的情况下穿破了一个洞。

#### 解决办法： ####

1）设置热点数据永不过期

2）使用分布式锁

#### 代码： ####

public TbItem selectItemInfo(Long itemId) {
            /*****************不能修改原有的逻辑*****************/
            //1、先查redis，如果有直接return
            TbItem tbItem = (TbItem) redisClient.get("ITEM_INFO" + ":" + itemId + ":" + "BASE");
            if(tbItem != null){
                return tbItem;
            }
            /*****************解决缓存击穿**********************/
            if(redisClient.setnx("SETNX_LOCK_BASE"+":"+itemId,itemId)) {
                try {
                    //2、再查mysql，并缓存到redis再rerun
                    tbItem = tbItemMapper.selectByPrimaryKey(itemId);
                    //解决缓存穿透问题
                    if (tbItem == null) {
                        tbItem = new TbItem();
                        redisClient.set("ITEM_INFO"+ ":" + itemId + ":" + "BASE", tbItem);
                        redisClient.expire("ITEM_INFO"+ ":" + itemId + ":" + "BASE", 30);
                        return tbItem;
                    }
                    redisClient.set("ITEM_INFO"+ ":" + itemId + ":" + "BASE", tbItem);
                    redisClient.expire("ITEM_INFO"+ ":" + itemId + ":" + "BASE", 86200);
                }catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    //釋放鎖
                    redisClient.del("SETNX_LOCK_BASE" + ":" + itemId);
                }
            }else{
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                selectItemInfo(itemId);
            }
            return tbItem;
        }

### 缓存雪崩 ###

#### 描述： ####

缓存雪崩指在某一个时间段内，缓存数据集中过期失效。

#### 解决方案： ####

1）设置热点数据永不过期

2）不同的数据设置不同的过期时间