用互斥锁解决缓存击穿问题

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作者:

@小白创作中心

用互斥锁解决缓存击穿问题

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/hguhbh/article/details/139521951

缓存击穿是高并发系统中常见的问题，当一个热点key失效时，大量请求会直接打到数据库，造成巨大压力。本文将通过一个具体的业务场景，详细讲解如何使用互斥锁来解决缓存击穿问题，并通过代码实现和性能测试来验证方案的有效性。

正常业务流程

在正常业务流程中，系统需要查询店铺数据时，会先从Redis中查询。如果命中，说明Redis中有需要的数据，就直接返回；如果没有命中，则需要去MySQL数据库查询。如果在数据库中查到了数据，就返回数据并把该数据存入Redis中；如果MySQL数据库中也查不到数据，则返回null，并返回错误信息：“该信息不存在”。

缓存击穿问题

缓存击穿问题也叫热点key问题，就是一个被高并发访问并且缓存重建业务复杂的存储在Redis中的key突然失效，无数请求就会瞬间打到数据库造成巨大冲击。

解决方案

解决缓存击穿问题主要有两种方法：

互斥锁：这个互斥锁只能有一个线程拿到，拿到互斥锁的线程才能去查询数据库，并写入Redis缓存，期间其他查询该数据的线程会全进入等待。缺点是性能较差，且存在死锁的可能。
逻辑过期时间：这个是不给存入的key设置过期时间，而是将过期时间写入value中，时间过期后，一个线程获取互斥锁然后另开一个新线程去查询数据库，写入缓存并释放锁。而老线程直接返回查到的旧数据，期间其他获取互斥锁失败的线程查询也会返回旧数据。缺点是会有额外的内存消耗，不保证数据一致性，实现较为复杂。

本文将重点介绍使用互斥锁解决缓存击穿问题。

代码实现

获取和释放互斥锁的方法

private boolean tryLock(String key) {
    //参数分别是，key，value，过期时间，过期时间的单位
    //这里过期时间用事先写的静态变量，10L
    Boolean flag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "1", LOCK_SHOP_TTL, TimeUnit.SECONDS);
    return BooleanUtil.isTrue(flag); //如果直接返回flag，当flag为null时，会做拆箱，报错空指针。
}

private void UnLock(String key) {
    stringRedisTemplate.delete(key);
}

使用互斥锁解决缓存击穿

@Service
public class ShopServiceImpl extends ServiceImpl<ShopMapper, Shop> implements IShopService {
    @Resource
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    public Result queryById(Long id) {
        //用互斥锁解决缓存击穿
        Shop shop = queryWithMutex(id);
        if (shop == null) {
            return Result.fail("店铺不存在");
        }
        return Result.ok(shop);
    }

    public Shop queryWithMutex(Long id) {
        //1.从redis查询数据缓存
        String key = CACHE_SHOP_KEY + id;
        String shopJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);
        //2.判断是否存在
        if (StrUtil.isNotBlank(shopJson)) { //isNotBlank方法只有有值字符串才会返回true，null和空值都会返回false
            //3.存在，返回
            Shop shop = JSONUtil.toBean(shopJson, Shop.class);
            return shop;
        }
        //shopJson不存在
        //判断查到的数据是否为空值（这个空值指的不是null，是空字符串）
        if (shopJson != null) {
            //返回错误信息
            return null;
        }
        //4实现缓存重建
        //4.1获取互斥锁
        String lockKey = LOCK_SHOP_KEY + id;
        boolean lock = tryLock(lockKey);
        //4.2判断是否获取成功
        Shop shop = null;
        try {
            if (!lock) {
                //4.3失败，休眠并重试
                Thread.sleep(50);
                return queryWithMutex(id);
            }
            //4.4成功，根据id查询数据库
            shop = getById(id);
            //模拟数据库重建的延时
            Thread.sleep(200);
            //5.不存在，返回错误
            if (shop == null) {
                //将空值缓存到redis
                stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);
                return null;
            }
            //6.存在，写入redis
            stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(shop), CACHE_SHOP_TTL, TimeUnit.MINUTES);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            //7.释放互斥锁
            UnLock(lockKey);
        }
        //8.返回
        return shop;
    }
}