淺談緩存寫法（一）：緩存的雪崩和穿透
為了方便演示，這裏使用Runtime.Cache做緩存容器，並定義個簡單操作類。如下：
<pre class="brush:csharp;gutter:true;" style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word;"> public class CacheHelper { public static object Get(string cacheKey) { return HttpRuntime.Cache[cacheKey]; } public static void Add(string cacheKey, object obj, int cacheMinute) { HttpRuntime.Cache.Insert(cacheKey, obj, null, DateTime.Now.AddMinutes(cacheMinute), Cache.NoSlidingExpiration, CacheItemPriority.Normal, null); } } </pre>
?簡單讀取：
<pre class="brush:csharp; gutter:true; " style="margin:0px; padding:0px; white-space:pre-wrap; overflow-wrap:break-word; "> public object GetMemberSigninDays1() { const int cacheTime = 5; const string cacheKey = "mushroomsir"; var cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey); if (cacheValue != null) return cacheValue; cacheValue = "395"; //這裏一般是 sql查詢數據。 例：395 簽到天數 CacheHelper.Add(cacheKey,cacheValue,cacheTime); return cacheValue; } </pre>
在項目中，有不少這樣寫法，這樣寫並沒有錯，但在並發量上來後就容易出問題。
?緩存雪崩
緩存雪崩是由於緩存失效(過期)，新緩存未到期間。
這個中間時間內，所有請求都去查詢數據庫，而對數據庫CPU和內存造成巨大壓力，前端連接數不夠、查詢阻塞。
這個中間時間並沒有那麽短，比如sql查詢1秒，加上傳輸解析0.5秒。 ?就是說1.5秒內所有用戶查詢，都是直接查詢數據庫的。
碰到這種情況，使用最多的解決方案就是加鎖排隊。
全局鎖，實例鎖
<pre style="margin:0px; padding:0px; white-space:pre-wrap; overflow-wrap:break-word; font-family:" Courier New" !important; font-size:12px !important; "> public static object obj1 = new object(); public object GetMemberSigninDays2() { const int cacheTime = 5; const string cacheKey = "mushroomsir"; var cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey); if (cacheValue != null) return cacheValue; //lock (obj1) //全局鎖 // { // cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey); // if (cacheValue != null) // return cacheValue; // cacheValue = "395"; //這裏一般是 sql查詢數據。 例：395 簽到天數 // CacheHelper.Add(cacheKey,cacheValue,cacheTime); // } lock (this) { cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey); if (cacheValue != null) return cacheValue; cacheValue = "395"; //這裏一般是 sql查詢數據。 例：395 簽到天數 CacheHelper.Add(cacheKey,cacheValue,cacheTime); } return cacheValue;}</pre>
第一種：lock (obj1)??是全局鎖可以滿足，但要為每個函數都聲明一個obj，不然在A、B函數都鎖obj1時，必然會讓其中一個阻塞。
第二種：lock (this) ?這個鎖當前實例，對其他實例無效，那這個鎖就沒什麽效果了，當然使用單例模式的對象可以鎖。
?在當前實例中：A函數鎖當前實例，其他也鎖當前實例的函數的讀寫，也被阻塞，這種做法也不可取。
字符串鎖
既然鎖對象不行，利用字符串的特性，直接鎖緩存的key呢
<pre style="margin:0px;
padding:0px;
white-space:pre-wrap;
overflow-wrap:break-word;
font-family:"
Courier New"
!important;
font-size:12px !important;
">
public object GetMemberSigninDays3() {
const int cacheTime = 5;
const string cacheKey = "mushroomsir";
var cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
if (cacheValue != null) return cacheValue;
const string lockKey = cacheKey + "n(*≧▽≦*)n";
//lock (cacheKey) // {
// cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
// if (cacheValue != null) // return cacheValue;
// cacheValue = "395";
//這裏一般是 sql查詢數據。 例：395 簽到天數 // CacheHelper.Add(cacheKey,cacheValue,cacheTime);
//
}
lock (lockKey) {
cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
if (cacheValue != null) return cacheValue;
cacheValue = "395";
//這裏一般是 sql查詢數據。 例：395 簽到天數
CacheHelper.Add(cacheKey,cacheValue,cacheTime);
}
return cacheValue;}
</pre>第一種：lock (cacheName)??有問題，因為字符串也是共享的，會阻塞其他使用這個字符串的操作行為。 ?
因為字符串被公共語言運行庫 (CLR)暫留，這意味著整個程序中任何給定字符串都只有一個實例，所以才會用下面第二種方法。
第二種：lock (lockKey) ?可以滿足。其目的就是為了保證鎖的粒度最小並且全局唯一性，只鎖當前緩存的查詢行為。
緩存穿透
先舉個簡單例子：一般網站經常會緩存用戶搜索的結果，如果數據庫查詢不到，是不會做緩存的。但如果頻繁查這個空關鍵字，會導致每次請求都直接查詢數據庫了。
例子就是緩存穿透，請求繞過緩存直接查數據庫，這也是經常提的緩存命中率問題。
<pre style="margin:0px;
padding:0px;
white-space:pre-wrap;
overflow-wrap:break-word;
font-family:"
Courier New"
!important;
font-size:12px !important;
">
public object GetMemberSigninDays4() {
const int cacheTime = 5;
const string cacheKey = "mushroomsir";
var cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
if (cacheValue != null) return cacheValue;
const string lockKey = cacheKey + "n(*≧▽≦*)n";
lock (lockKey) {
cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
if (cacheValue != null) return cacheValue;
cacheValue = null;
//數據庫查詢不到，為空。 //if (cacheValue2 == null) // {
// return null;
//一般為空，不做緩存 //
}
if (cacheValue == null) {
cacheValue = string.Empty;
//如果發現為空，我設置個默認值，也緩存起來。
}
CacheHelper.Add(cacheKey,cacheValue,cacheTime);}return cacheValue;}</pre>如果把查詢不到的空結果，也給緩存起來，這樣下次同樣的請求就可以直接返回null了，即可以避免當查詢的值為空時引起的緩存穿透。
可以單獨設置個緩存區域存儲空值，對要查詢的key進行預先校驗，然後再放行給後面的正常緩存處理邏輯。
再談緩存雪崩
前面不是用加鎖排隊方式就解決了嗎？其實加鎖排隊只是為了減輕數據庫的壓力，本質上並沒有提高系統吞吐量。
假設在高並發下，緩存重建期間key是鎖著的，這是過來1000個請求999個都在阻塞的。導致的結果是用戶等待超時，這是非常不優化的體驗。
這種行為本質上是把多線程的Web服務器，在此時給變成單線程處理了，會導致大量的阻塞。對於系統資源也是一種浪費，因緩存重建而阻塞的線程本可以處理更多請求的。
這裏提出一種解決方案是：
<pre style="margin:0px;
padding:0px;
white-space:pre-wrap;
overflow-wrap:break-word;
font-family:"
Courier New"
!important;
font-size:12px !important;
">
public object GetMemberSigninDays5() {
const int cacheTime = 5;
const string cacheKey = "mushroomsir";
//緩存標記。
const string cacheSign = cacheKey + "_Sign";
var sign = CacheHelper.Get(cacheSign);
//獲取緩存值
var cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
if (sign != null) return cacheValue;
//未過期，直接返回。
lock (cacheSign) {
sign = CacheHelper.Get(cacheSign);
if (sign != null) return cacheValue;
CacheHelper.Add(cacheSign,"1",cacheTime);
ThreadPool.QueueUserWorkItem((arg) => {
cacheValue = "395";
//這裏一般是 sql查詢數據。 例：395 簽到天數
CacheHelper.Add(cacheKey,cacheValue,cacheTime*2);
//日期設緩存時間的2倍，用於臟讀。
}
);}return cacheValue;}
</pre>從代碼中看出，我們多使用了一個緩存標記key，並使用雙檢鎖校驗保證後面邏輯不會多次執行。
緩存標記key： 緩存標記key只是一個記錄實際key過期時間的標記，它的緩存值可以是任意值，比如1。 它主要用來在實際key過期後，觸發通知另外的線程在後臺去更新實際key的緩存。
實際key： ?它的過期時間會延長1倍，例：本來5分鐘，現在設置為10分鐘。 這樣做的目的是，當緩存標記key過期後，實際緩存還能以臟數據返回給調用端，直到另外的線程在後臺更新完成後，才會返回新緩存。
關於實際key的過期時間延長1倍，還是2、3倍都是可以的。只要大於正常緩存過期時間，並且能保證在延長的時間內足夠拉取數據即可。
還一個好處就是，如果突然db掛了，臟數據的存在可以保證前端系統不會拿不到數據。
這樣做後，就可以一定程度上提高系統吞吐量。
總結
文中說的阻塞其他函數指的是，並發情況下鎖同一對象，比如一個函數鎖A對象，另外的函數就必須等待A對象的鎖釋放後才能再次進鎖。
關於更新緩存，可以單開一個線程去專門跑緩存更新，圖方便的話扔線程池裏面即可。
實際項目中，緩存層框架的封裝往往要復雜的多，如果並發量比較小，這樣寫反而會增加代碼的復雜度，具體要根據實際情況來取舍。
淺談緩存寫法（一）：緩存的雪崩和穿透