实战篇Redis缓存穿透的防护之道（redis缓存穿透实战）

Redis缓存穿透的防护之道

随着互联网的快速发展和数据量的不断增加，为了提高访问速度和降低数据库压力，缓存技术成为了必须的一种技术。Redis作为一款高性能的NoSQL数据库，具有快速、可靠、稳定等优点，被广泛用于Web系统的缓存模块中。

然而，缓存技术本身也存在一些风险，如缓存穿透。缓存穿透指的是一个不存在的数据被不断地请求，因此在缓存中没有被找到，每次都要到数据库中查询，造成数据库压力过大，导致系统崩溃的情况。因此，为了防止这种情况的发生，本文将介绍并实现一种解决缓存穿透问题的方法。

一、缓存穿透的解决办法

1.布隆过滤器

布隆过滤器是一种非常快速、高效的数据结构，它通过对请求的数据使用一组Hash函数，将数据映射到一组相同大小的位数组中，在查询是否命中缓存时，可以快速判断数据在位图中是否存在。如果存在，则该数据可能在缓存中，如果不存在，则可直接返回。

2.缓存空对象

当Cache中没有匹配数据时，可以将空缓存空对象存入Cache中，若再次访问时， cache中有这个Key，直接返回空值，避免了大量请求穿透到DB。

二、布隆过滤器的实现

布隆过滤器的核心是Hash函数的设计，通常采用多个Hash函数的组合方式。

public class BloomFilter {
    private int size;   //位数组的大小
    private int[] seeds;  // 用于生成不同Hash函数的seed数组
    private BitArray bitArray;  // 位数组

    public BloomFilter(int size, int[] seeds) {
        this.size = size;
        this.seeds = seeds;
        this.bitArray = new BitArray(size);
    }

    /**
     * 添加数据
     * @param str
     */
    public void add(String str) {
        for (int seed : seeds) {
            int position = hash(str, seed);
            bitArray.set(position, true);
        }
    }
    
    /**
     * 查询是否存在
     * @param str
     * @return
     */
    public boolean contns(String str) {
        for (int seed : seeds) {
            int position = hash(str, seed);
            if (!bitArray.get(position)) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    /**
     * 计算hash值
     * @param str
     * @param seed
     * @return
     */
    private int hash(String str, int seed) {
        int hash = 0;
        for (int i = 0; i 
            hash = hash * seed + str.charAt(i);
        }
        return (size - 1) & hash;
    }
}

三、缓存空对象的实现

使用缓存空对象的实现方式，需要对查询结果进行判断，如果查询结果为null，则将该结果缓存到Cache中。

public class Cache {
    private Map cache = new HashMap(); // 缓存对象
    public Object get(String key) {
        Object obj = cache.get(key);
        if (obj == null) {   // 查询结果为空，将缺省值缓存到Cache中，防止下次访问时再次穿透DB.
            obj = queryFromDB(key);
            cache.put(key, obj == null ? "" : obj);
        }
        return obj;
    }
    
    private Object queryFromDB(String key) {
        //查询DB操作
        return null;
    }

}

在使用缓存空对象时，需要注意缓存对象的占用空间，缓存空对象过多会影响内存的使用，因此需要对缓存空对象的过期时间和失效机制进行设置。

总结

本文阐述了缓存穿透的危害，介绍了两种解决缓存穿透问题的方法：布隆过滤器和缓存空对象。通过具体的代码实例说明了如何实现缓存的防护，希望能够帮助读者更好的理解和应用缓存技术。同时，也需要注意缓存空对象可能存在的占用内存问题，特别需要注意缓存空对象的删除和失效机制。