12、缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩
一、缓存功能
当系统处于高并发时，为了防止数据库压力过大，引入缓存处理功能，流程如下：
当引入缓存功能后，会引发出问题：（1）缓存穿透，（2）缓存击穿，（3）缓存雪崩。
二、缓存穿透
解释：缓存穿透是指缓存和数据库中都没有的数据，而用户不断发起请求，如发起为id为“-1”的数据或id为特别大不存在的数据。这时的用户很可能是攻击者，攻击会导致数据库压力过大。
注意：不能避免低频的缓存穿透，可以避免高频的缓存穿透。
解决办法：
- 接口层增加校验，如用户鉴权校验，id做基础校验，id<=0的直接拦截；
- 从缓存取不到的数据，在数据库中也没有取到，这时也可以将key-value对写为key-null存入缓存中，缺点：当用户不断地以大量不同的key（缓存层和数据库）去访问时，缓存层就会存储大量的(key-null)，所以会占用过多的内存，此时需要设置缓存有效期，缓存有效时间可以设置短点，如30秒（设置太长会导致正常情况也没法使用）。这样可以防止攻击用户反复用同一个id暴力攻击。
- 在server端存储一个布隆过滤器，将mysql包含的key放如布隆过滤器中，布隆过滤器能过滤一定不存在的数据。
四、缓存雪崩
解释：缓存层在同一时刻，大量缓存的数据同时失效，导致大量的请求跑到数据库。
导致原因：
（1）redis中缓存的数据有效期是一致的，然后失效也就是同一时刻。
解决办法：给每一条数据加上一个随机有效期，不要突然同时失效。
（2）redis数据库挂掉了
解决办法：分布式缓存。
五、缓存击穿
解释：缓存击穿是指当缓存中某个热点数据过期了，在该热点数据重新载入缓存之前，有大量的查询请求穿过缓存，直接查询数据库。这种情况会导致数据库压力瞬间骤增，造成大量请求阻塞，甚至直接挂掉。
缓存击穿解决方案：
（1）第一种是设置key永不过期；
（2）第二种是使用分布式锁，保证同一时刻只能有一个查询请求重新加载热点数据到缓存中，这样，其他的线程只需等待该线程运行完毕，即可重新从Redis中获取数据。
第一种方式比较简单，在设置热点key的时候，不给key设置过期时间即可。不过还有另外一种方式也可以达到key不过期的目的，就是正常给key设置过期时间，不过在后台同时启一个定时任务去定时地更新这个缓存。
第二种方式使用了加锁的方式，锁的对象就是key，这样，当大量查询同一个key的请求并发进来时，只能有一个请求获取到锁，然后获取到锁的线程查询数据库，然后将结果放入到缓存中，然后释放锁，此时，其他处于锁等待的请求即可继续执行，由于此时缓存中已经有了数据，所以直接从缓存中获取到数据返回，并不会查询数据库。
