背景

在如今微服务遍地的互联网项目来说，使用缓存，常见的比如Redis，是最常用的提高效率的手段，尤其是在读多，写少的情况下更为适用。能很大程度的降低数据库的压力，但引入缓存同样也造成了一系列的问题需要解决，常见的比如缓存雪崩、缓存穿透。本文要介绍的就是关于缓存穿透的解决方案

缓存穿透

定义

缓存穿透是指查询的数据在缓存和数据库中都不存在，导致每次查询这条数据都会穿透过缓存，直接去查询数据库，相当于没有缓存一样。

危害

一般存在缓存是为了缓解数据库的压力，如果短时间内发生了大量的请求并缓存穿透，就会试数据库的压力猛增，数据库的抗压能力比Redis要差的多得多，完全不是一个级别，所以如果是高并发的缓存穿透，极有可能造成系统宕机。

原因

• 业务代码或者数据出现了问题
• 恶意攻击、爬虫等造成大量缓存穿透请求

解决方案

缓存空对象

当查询的数据在缓存中和数据库中都不存在时，就缓存一个空结果，比如null，并将这个空结果返回给前端，并设置一个过期时间，避免消耗太多的内存

拿用户注册逻辑来说

• 用户1注册用户使用用户1自己的手机号，查询缓存和数据库都不存在，接着在缓存中设置一个空值，过期时间30s
• 用户2注册用户使用用户2自己的手机号，查询缓存和数据库都不存在，接着在缓存中设置一个空值，过期时间30s

问题

当短时间内大量用户来注册，每个用户都是用自己的手机号，缓存空值没有得到复用，除非手机号重复了，但这也不可能。所以还是穿透了缓存，请求都落到了数据库上，所以这种方案适合缓存空值能复用的场景。对于用户注册业务来说，不太适合

分布式锁

可以说使用分布式锁是防止并发问题最常用的解决方案了，核心就是加一把锁，每次只有一个请求能获得到锁，没有获得锁的请求等待获得锁的请求执行完后释放锁，然后再次竞争。所以解决缓存穿透也是可以的。

拿用户注册逻辑来说

用户1注册用户请求获得锁执行注册逻辑，用户2注册用户的请求需要等待锁的释放，当用户1注册的请求释放完锁后，用户2再注册

问题

每次只有一个请求执行，其他请求只能等待，这样会降低项目的并发量，对于并大量不高的项目来说，这种方案是可以的，但是对于大麦网高并发的项目来说，短时间的大量用户请求需要一个一个的执行，非常的影响用户体验，所以这种方案也不是很适合

布隆过滤器

布隆过滤器实际上是一个很长的二进制向量和一系列随机映射函数。布隆过滤器可以用于检索一个元素是否在一个集合中。主要用于判断一个元素是否在一个集合中。

特点

• 存储空间和插入 / 查询时间都是常数O(k)
• 支持海量数据场景下高效率判断元素是否存在
• 无法删除，因为可能多个元素通过哈希后，可能会产生hash碰撞，映射到布隆过滤器的同一个位置。删除该位置后，可能影响其他元素
• 误判，由于存在hash碰撞，不同的元素经过哈希后可能映射到同一个位置，一旦产生碰撞，会被误判存在

关于布隆过滤器的详细介绍和大麦网项目对布隆过滤器的封装，可跳转到相关文档查看