快取失效的幾種形式

1 快取穿透

快取穿透是指查詢一個一定不存在的資料，由於快取是不命中時被動寫的，並且出於容錯考慮，如果從儲存層查不到資料則不寫入快取，這將導致這個不存在的資料每次請求都要到儲存層去查詢，失去了快取的意義。在流量大時，可能DB就掛掉了，要是有人利用不存在的key頻繁攻擊我們的應用，這就是漏洞。 key不存在時，大量的資料進來查詢DB

解決方案：有很多種方法可以有效地解決快取穿透問題，最常見的則是採用布隆過濾器，將所有可能存在的資料雜湊到一個足夠大的bitmap中，一個一定不存在的資料會被 這個bitmap攔截掉，從而避免了對底層儲存系統的查詢壓力。另外也有一個更為簡單粗暴的方法（我們採用的就是這種），如果一個查詢返回的資料為空（不管是數 據不存在，還是系統故障），我們仍然把這個空結果進行快取，但它的過期時間會很短，最長不超過五分鐘。

2 快取雪崩

快取雪崩是指在我們設定快取時採用了相同的過期時間，導致快取在某一時刻同時失效，請求全部轉發到DB，DB瞬時壓力過重雪崩。 key是多個

解決方案：快取失效時的雪崩效應對底層系統的衝擊非常可怕。大多數系統設計者考慮用加鎖或者佇列的方式保證快取的單線 程（程序）寫，從而避免失效時大量的併發請求落到底層儲存系統上。這裡分享一個簡單方案就時講快取失效時間分散開，比如我們可以在原有的失效時間基礎上增加一個隨機值，比如1-5分鐘隨機，這樣每一個快取的過期時間的重複率就會降低，就很難引發集體失效的事件。 關鍵字： 時間岔開，確保大家的key不會落在同一個expire點上。

3 快取擊穿

對於一些設定了過期時間的key，如果這些key可能會在某些時間點被超高併發地訪問，是一種非常“熱點”的資料。這個時候，需要考慮一個問題：快取被“擊穿”的問題，這個和快取雪崩的區別在於這裡針對某一key快取，前者則是很多key。 指同一個key。

解決方案：

導致問題的原因是同一時間查，同一時間寫快取，導致併發下快取也沒用，所以考慮使用單執行緒等方法將寫快取保證只有一個去查了寫，其他的使用快取。

業界比較常用的做法，是使用mutex。簡單地來說，就是在快取失效的時候（判斷拿出來的值為空），不是立即去load db，而是先使用快取工具的某些帶成功操作返回值的操作（比如Redis的SETNX或者Memcache的ADD）去set一個mutex key，當操作返回成功時，再進行load db的操作並回設快取；否則，就重試整個get快取的方法。 SETNX，是「SET if Not eXists」的縮寫，也就是隻有不存在的時候才設定，可以利用它來實現鎖的效果。在redis2.6.1之前版本未實現setnx的過期時間，所以 這裡給出兩種版本程式碼參考：

1.使用互斥鎖(mutex key)

業界比較常用的做法，是使用mutex。簡單地來說，就是在快取失效的時候（判斷拿出來的值為空），不是立即去load db，而是先使用快取工具的某些帶成功操作返回值的操作（比如Redis的SETNX或者Memcache的ADD）去set一個mutex key，當操作返回成功時，再進行load db的操作並回設快取；否則，就重試整個get快取的方法。 SETNX，是「SET if Not eXists」的縮寫，也就是隻有不存在的時候才設定，可以利用它來實現鎖的效果。在redis2.6.1之前版本未實現setnx的過期時間，所以這裡給出兩種版本程式碼參考：

//2.6.1前單機版本鎖  
String get(String key) {    
   String value = redis.get(key);    
   if (value  == null) {    
    if (redis.setnx(key_mutex, "1")) {    
        // 3 min timeout to avoid mutex holder crash    
        redis.expire(key_mutex, 3 * 60)    
        value = db.get(key);    
        redis.set(key, value);    
        redis.delete(key_mutex);    
    } else {    
        //其他執行緒休息50毫秒後重試    
        Thread.sleep(50);    
        get(key);    
    }    
  }    
}  
最新版本程式碼：
[java] view plain copy
public String get(key) {  
      String value = redis.get(key);  
      if (value == null) { //代表快取值過期  
          //設定3min的超時，防止del操作失敗的時候，下次快取過期一直不能load db  
          if (redis.setnx(key_mutex, 1, 3 * 60) == 1) {  //代表設定成功  
               value = db.get(key);  
                      redis.set(key, value, expire_secs);  
                      redis.del(key_mutex);  
              } else {  //這個時候代表同時候的其他執行緒已經load db並回設到快取了，這時候重試獲取快取值即可  
                      sleep(50);  
                      get(key);  //重試  
              }  
          } else {  
              return value;        
          }  
 }  
memcache程式碼：
[java] view plain copy
if (memcache.get(key) == null) {    
    // 3 min timeout to avoid mutex holder crash    
    if (memcache.add(key_mutex, 3 * 60 * 1000) == true) {    
        value = db.get(key);    
        memcache.set(key, value);    
        memcache.delete(key_mutex);    
    } else {    
        sleep(50);    
        retry();    
    }    
}