今天來分享一下Redis幾道常見的面試題：
如何解決緩存雪崩？
如何解決緩存穿透牵现？
如何保證緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)雙寫時(shí)一致的問題橱野？
一修陡、緩存雪崩
1.1什么是緩存雪崩？
回顧一下我們?yōu)槭裁匆镁彺?Redis)：
<figcaption style="margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important; line-height: inherit; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;">為什么要緩存</figcaption>
現(xiàn)在有個(gè)問題可霎，如果我們的緩存掛掉了魄鸦，這意味著我們的全部請(qǐng)求都跑去數(shù)據(jù)庫(kù)了。
<figcaption style="margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important; line-height: inherit; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;">如果緩存掛掉了癣朗，全部請(qǐng)求跑去數(shù)據(jù)庫(kù)了</figcaption>
在前面學(xué)習(xí)我們都知道Redis不可能把所有的數(shù)據(jù)都緩存起來(內(nèi)存昂貴且有限)拾因，所以Redis需要對(duì)數(shù)據(jù)設(shè)置過期時(shí)間，并采用的是惰性刪除+定期刪除兩種策略對(duì)過期鍵刪除旷余。Redis對(duì)過期鍵的策略+持久化
如果緩存數(shù)據(jù)設(shè)置的過期時(shí)間是相同的绢记，并且Redis恰好將這部分?jǐn)?shù)據(jù)全部刪光了。這就會(huì)導(dǎo)致在這段時(shí)間內(nèi)正卧，這些緩存同時(shí)失效蠢熄，全部請(qǐng)求到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
這就是緩存雪崩：
Redis掛掉了炉旷，請(qǐng)求全部走數(shù)據(jù)庫(kù)签孔。
對(duì)緩存數(shù)據(jù)設(shè)置相同的過期時(shí)間，導(dǎo)致某段時(shí)間內(nèi)緩存失效窘行，請(qǐng)求全部走數(shù)據(jù)庫(kù)饥追。
緩存雪崩如果發(fā)生了，很可能就把我們的數(shù)據(jù)庫(kù)搞垮罐盔，導(dǎo)致整個(gè)服務(wù)癱瘓判耕！
1.2如何解決緩存雪崩？
對(duì)于“對(duì)緩存數(shù)據(jù)設(shè)置相同的過期時(shí)間翘骂，導(dǎo)致某段時(shí)間內(nèi)緩存失效壁熄，請(qǐng)求全部走數(shù)據(jù)庫(kù)√季梗”這種情況草丧，非常好解決：
- 解決方法：在緩存的時(shí)候給過期時(shí)間加上一個(gè)隨機(jī)值，這樣就會(huì)大幅度的減少緩存在同一時(shí)間過期莹桅。
對(duì)于“Redis掛掉了昌执，請(qǐng)求全部走數(shù)據(jù)庫(kù)”這種情況，我們可以有以下的思路：
事發(fā)前：實(shí)現(xiàn)Redis的高可用(主從架構(gòu)+Sentinel 或者Redis Cluster)诈泼，盡量避免Redis掛掉這種情況發(fā)生懂拾。
事發(fā)中：萬(wàn)一Redis真的掛了，我們可以設(shè)置本地緩存(ehcache)+限流(hystrix)铐达，盡量避免我們的數(shù)據(jù)庫(kù)被干掉(起碼能保證我們的服務(wù)還是能正常工作的)
事發(fā)后：redis持久化岖赋，重啟后自動(dòng)從磁盤上加載數(shù)據(jù)，快速恢復(fù)緩存數(shù)據(jù)瓮孙。
二唐断、緩存穿透
2.1什么是緩存穿透
比如选脊，我們有一張數(shù)據(jù)庫(kù)表，ID都是從1開始的(正數(shù))：
<figcaption style="margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important; line-height: inherit; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;">隨便找了一張數(shù)據(jù)庫(kù)表</figcaption>
但是可能有黑客想把我的數(shù)據(jù)庫(kù)搞垮脸甘，每次請(qǐng)求的ID都是負(fù)數(shù)恳啥。這會(huì)導(dǎo)致我的緩存就沒用了，請(qǐng)求全部都找數(shù)據(jù)庫(kù)去了丹诀，但數(shù)據(jù)庫(kù)也沒有這個(gè)值啊钝的，所以每次都返回空出去。
緩存穿透是指查詢一個(gè)一定不存在的數(shù)據(jù)铆遭。由于緩存不命中硝桩，并且出于容錯(cuò)考慮，如果從數(shù)據(jù)庫(kù)查不到數(shù)據(jù)則不寫入緩存疚脐，這將導(dǎo)致這個(gè)不存在的數(shù)據(jù)每次請(qǐng)求都要到數(shù)據(jù)庫(kù)去查詢，失去了緩存的意義邢疙。
<figcaption style="margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important; line-height: inherit; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;">緩存穿透</figcaption>
這就是緩存穿透：
- 請(qǐng)求的數(shù)據(jù)在緩存大量不命中棍弄，導(dǎo)致請(qǐng)求走數(shù)據(jù)庫(kù)。
緩存穿透如果發(fā)生了疟游，也可能把我們的數(shù)據(jù)庫(kù)搞垮呼畸，導(dǎo)致整個(gè)服務(wù)癱瘓！
2.1如何解決緩存穿透颁虐？
解決緩存穿透也有兩種方案：
由于請(qǐng)求的參數(shù)是不合法的(每次都請(qǐng)求不存在的參數(shù))蛮原，于是我們可以使用布隆過濾器(BloomFilter)或者壓縮filter提前攔截，不合法就不讓這個(gè)請(qǐng)求到數(shù)據(jù)庫(kù)層另绩！
當(dāng)我們從數(shù)據(jù)庫(kù)找不到的時(shí)候儒陨，我們也將這個(gè)空對(duì)象設(shè)置到緩存里邊去。下次再請(qǐng)求的時(shí)候笋籽，就可以從緩存里邊獲取了蹦漠。
這種情況我們一般會(huì)將空對(duì)象設(shè)置一個(gè)較短的過期時(shí)間。
三车海、緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)雙寫一致
3.1對(duì)于讀操作笛园，流程是這樣的
上面講緩存穿透的時(shí)候也提到了：如果從數(shù)據(jù)庫(kù)查不到數(shù)據(jù)則不寫入緩存。
一般我們對(duì)讀操作的時(shí)候有這么一個(gè)固定的套路：
如果我們的數(shù)據(jù)在緩存里邊有侍芝，那么就直接取緩存的研铆。
如果緩存里沒有我們想要的數(shù)據(jù)，我們會(huì)先去查詢數(shù)據(jù)庫(kù)州叠，然后將數(shù)據(jù)庫(kù)查出來的數(shù)據(jù)寫到緩存中棵红。
最后將數(shù)據(jù)返回給請(qǐng)求
3.2什么是緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)雙寫一致問題？
如果僅僅查詢的話咧栗，緩存的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)是沒問題的窄赋。但是哟冬，當(dāng)我們要更新時(shí)候呢？各種情況很可能就造成數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存的數(shù)據(jù)不一致了忆绰。
- 這里不一致指的是：數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)跟緩存的數(shù)據(jù)不一致
padding: 0px; max-width: 100%;
box-sizing: border-box !important;
word-wrap: break-word !important; l
ine-height: inherit;
text-align: center;
color: rgb(153, 153, 153);
font-size: 0.7em;">數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存的數(shù)據(jù)不一致</figcaption>
從理論上說浩峡，只要我們?cè)O(shè)置了鍵的過期時(shí)間，我們就能保證緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)最終是一致的错敢。因?yàn)橹灰彺鏀?shù)據(jù)過期了翰灾，就會(huì)被刪除。隨后讀的時(shí)候稚茅，因?yàn)榫彺胬餂]有纸淮，就可以查數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)庫(kù)查出來的數(shù)據(jù)寫入到緩存中亚享。
除了設(shè)置過期時(shí)間咽块，我們還需要做更多的措施來盡量避免數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存處于不一致的情況發(fā)生。
3.3對(duì)于更新操作
一般來說欺税，執(zhí)行更新操作時(shí)侈沪，我們會(huì)有兩種選擇：
先操作數(shù)據(jù)庫(kù)，再操作緩存
先操作緩存晚凿，再操作數(shù)據(jù)庫(kù)
首先亭罪，要明確的是，無(wú)論我們選擇哪個(gè)歼秽，我們都希望這兩個(gè)操作要么同時(shí)成功应役，要么同時(shí)失敗。所以燥筷，這會(huì)演變成一個(gè)分布式事務(wù)的問題箩祥。
所以，如果原子性被破壞了肆氓，可能會(huì)有以下的情況：
操作數(shù)據(jù)庫(kù)成功了滥比，操作緩存失敗了。
操作緩存成功了做院，操作數(shù)據(jù)庫(kù)失敗了盲泛。
如果第一步已經(jīng)失敗了，我們直接返回Exception出去就好了键耕，第二步根本不會(huì)執(zhí)行寺滚。
下面我們具體來分析一下吧。
3.3.1操作緩存
操作緩存也有兩種方案：
更新緩存
刪除緩存
一般我們都是采取刪除緩存緩存策略的屈雄，原因如下：
高并發(fā)環(huán)境下村视，無(wú)論是先操作數(shù)據(jù)庫(kù)還是后操作數(shù)據(jù)庫(kù)而言，如果加上更新緩存酒奶，那就更加容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存數(shù)據(jù)不一致問題蚁孔。(刪除緩存直接和簡(jiǎn)單很多)
如果每次更新了數(shù)據(jù)庫(kù)奶赔，都要更新緩存【這里指的是頻繁更新的場(chǎng)景，這會(huì)耗費(fèi)一定的性能】杠氢，倒不如直接刪除掉站刑。等再次讀取時(shí)，緩存里沒有鼻百，那我到數(shù)據(jù)庫(kù)找绞旅，在數(shù)據(jù)庫(kù)找到再寫到緩存里邊(體現(xiàn)懶加載)
基于這兩點(diǎn)，對(duì)于緩存在更新時(shí)而言温艇，都是建議執(zhí)行刪除操作因悲！
3.3.2先更新數(shù)據(jù)庫(kù)，再刪除緩存
正常的情況是這樣的：
先操作數(shù)據(jù)庫(kù)勺爱，成功晃琳；
再刪除緩存，也成功琐鲁；
如果原子性被破壞了：
第一步成功(操作數(shù)據(jù)庫(kù))卫旱，第二步失敗(刪除緩存)，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)里是新數(shù)據(jù)绣否，而緩存里是舊數(shù)據(jù)誊涯。
如果第一步(操作數(shù)據(jù)庫(kù))就失敗了挡毅，我們可以直接返回錯(cuò)誤(Exception)蒜撮，不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致。
如果在高并發(fā)的場(chǎng)景下跪呈，出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存數(shù)據(jù)不一致的概率特別低段磨，也不是沒有：
緩存剛好失效
線程A查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，得一個(gè)舊值
線程B將新值寫入數(shù)據(jù)庫(kù)
線程B刪除緩存
線程A將查到的舊值寫入緩存
要達(dá)成上述情況耗绿，還是說一句概率特別低：
因?yàn)檫@個(gè)條件需要發(fā)生在讀緩存時(shí)緩存失效苹支，而且并發(fā)著有一個(gè)寫操作。而實(shí)際上數(shù)據(jù)庫(kù)的寫操作會(huì)比讀操作慢得多误阻，而且還要鎖表债蜜，而讀操作必需在寫操作前進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)操作，而又要晚于寫操作更新緩存究反，所有的這些條件都具備的概率基本并不大寻定。
對(duì)于這種策略，其實(shí)是一種設(shè)計(jì)模式：Cache Aside Pattern
<figcaption style="margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important; line-height: inherit; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;">先修改數(shù)據(jù)庫(kù)精耐，再刪除緩存</figcaption>
刪除緩存失敗的解決思路：
將需要?jiǎng)h除的key發(fā)送到消息隊(duì)列中
自己消費(fèi)消息狼速，獲得需要?jiǎng)h除的key
不斷重試刪除操作，直到成功
3.3.3先刪除緩存卦停，再更新數(shù)據(jù)庫(kù)
正常情況是這樣的：
先刪除緩存向胡，成功恼蓬；
再更新數(shù)據(jù)庫(kù)，也成功僵芹；
如果原子性被破壞了：
第一步成功(刪除緩存)处硬，第二步失敗(更新數(shù)據(jù)庫(kù))，數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存的數(shù)據(jù)還是一致的淮捆。
如果第一步(刪除緩存)就失敗了郁油，我們可以直接返回錯(cuò)誤(Exception)，數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存的數(shù)據(jù)還是一致的攀痊。
看起來是很美好桐腌，但是我們?cè)诓l(fā)場(chǎng)景下分析一下，就知道還是有問題的了：
線程A刪除了緩存
線程B查詢苟径，發(fā)現(xiàn)緩存已不存在
線程B去數(shù)據(jù)庫(kù)查詢得到舊值
線程B將舊值寫入緩存
線程A將新值寫入數(shù)據(jù)庫(kù)
所以也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存不一致的問題案站。
并發(fā)下解決數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存不一致的思路：
- 將刪除緩存、修改數(shù)據(jù)庫(kù)棘街、讀取緩存等的操作積壓到隊(duì)列里邊蟆盐，實(shí)現(xiàn)串行化。
<figcaption style="margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important; line-height: inherit; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;">將操作積壓到隊(duì)列中</figcaption>
3.4對(duì)比兩種策略
我們可以發(fā)現(xiàn)遭殉，兩種策略各自有優(yōu)缺點(diǎn)：
先刪除緩存石挂，再更新數(shù)據(jù)庫(kù)
在高并發(fā)下表現(xiàn)不如意，在原子性被破壞時(shí)表現(xiàn)優(yōu)異
先更新數(shù)據(jù)庫(kù)险污，再刪除緩存(
Cache Aside Pattern設(shè)計(jì)模式)在高并發(fā)下表現(xiàn)優(yōu)異痹愚，在原子性被破壞時(shí)表現(xiàn)不如意#總結(jié)
總結(jié)【精華】
針對(duì)于上面的Redis面試題我總結(jié)出了互聯(lián)網(wǎng)公司java程序員面試涉及到的絕大部分面試題及答案做成了文檔和架構(gòu)視頻資料免費(fèi)分享給大家（還包括Dubbo、Redis蛔糯、Netty拯腮、zookeeper、Spring cloud蚁飒、分布式动壤、高并發(fā)等架構(gòu)技術(shù)資料），希望能幫助到您面試前的復(fù)習(xí)且找到一個(gè)好的工作淮逻，也節(jié)省大家在網(wǎng)上搜索資料的時(shí)間來學(xué)習(xí)琼懊，也可以關(guān)注我一下以后會(huì)有更多干貨分享。
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