一、缓存击穿

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较复杂的key突然失效了，无数的请求访问会在瞬间给数据库造成巨大的冲击。 --引用哔哩哔哩UP主“黑马程序员”教程《Redis入门到实战教程》中的PPT内容

常见的解决方案有2中：

1.互斥锁

2.逻辑过期

二、互斥锁

互斥锁原理示意图（引用B站视频中的PPT）：

简单来说，就是线程1查询缓存未命中，这时它会去获取互斥锁，然后查询数据库获取结果并将结果写入缓存中，最后释放锁。在线程1释放锁之前，其它线程都不能获取锁，只能睡眠一段时间后重试，如果能命中缓存，则返回数据，否则继续尝试获取互斥锁。

该解决方案的优点：

1.没有额外的内存消耗

2.保证一致性

3.实现简单

缺点：

1.线程需要等待，性能受到影响

2.可能有死锁的风险

三、代码示例

现根据B站视频中的例子，自己参考写一个互斥锁的示例，根据城市行政区划代码查询城市信息。

首先放出maven依赖，可根据自己的实际情况做增减：

<dependencies><dependency><groupId>junit</groupId><artifactId>junit</artifactId><version>3.8.1</version><scope>test</scope></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><!--集成mysql数据库--><dependency><groupId>mysql</groupId><artifactId>mysql-connector-java</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-jdbc</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-jdbc</artifactId><version>5.1.5.RELEASE</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-beans</artifactId></dependency><!-- mybatis-plus --><dependency><groupId>com.baomidou</groupId><artifactId>mybatis-plus-boot-starter</artifactId><version>3.4.1</version></dependency><!--springboot中的redis依赖--><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId></dependency><!-- lettuce pool 缓存连接池--><dependency><groupId>org.apache.commons</groupId><artifactId>commons-pool2</artifactId></dependency><dependency><groupId>commons-lang</groupId><artifactId>commons-lang</artifactId><version>2.6</version></dependency><!--处理JSON格式--><dependency><groupId>com.alibaba</groupId><artifactId>fastjson</artifactId><version>1.2.3</version></dependency><!--hutool--><dependency><groupId>cn.hutool</groupId><artifactId>hutool-all</artifactId><version>5.7.17</version></dependency><dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId><version>1.16.20</version></dependency><dependency>  <groupId>org.springframework.boot</groupId>  <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>  <exclusions><!-- 去掉springboot默认配置 -->  <exclusion>  <groupId>org.springframework.boot</groupId>  <artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId>  </exclusion>  </exclusions>  </dependency><dependency> <!-- 引入log4j2依赖 --><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-log4j2</artifactId></dependency><!-- swagger --><dependency><groupId>io.springfox</groupId><artifactId>springfox-boot-starter</artifactId><version>3.0.0</version></dependency></dependencies>

配置文件：

server:port: 8000spring:application:name: my_webdatasource:driverClassName: com.mysql.cj.jdbc.Driverurl: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/my_web?characterEncoding=UTF-8&serverTimezone=Asia/Shanghaiusername: rootpassword: xxxxxxredis:host: 127.0.0.1port: 6379lettuce:pool:max-active: 100max-wait: 1max-idle: 10min-idle: 0timeout: 1000mybatis-plus:configuration:log-impl: org.apache.ibatis.logging.stdout.StdOutImpl

在编写逻辑代码前，事先准备几个常量，放入一个常量类中：

package com.wl.standard.common.result.constants;/*** redis常量* @author wl* @date 2022/3/17 16:09*/
public interface RedisConstants {/*** 空值缓存过期时间(分钟)*/Long CACHE_NULL_TTL = 2L;/*** 城市redis缓存key*/String CACHE_CITY_KEY = "cache:city:";/*** 城市redis缓存过期时间(分钟)*/Long CACHE_CITY_TTL = 30L;/*** 城市redis互斥锁key*/String LOCK_CITY_KEY = "lock:city:";
}

Controller层：

package com.wl.standard.controller;import com.wl.standard.common.result.HttpResult;
import io.swagger.annotations.Api;
import io.swagger.annotations.ApiOperation;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;import com.wl.standard.service.CityService;/*** @author wl* @date 2021/11/18*/
@Api(tags = "城市管理接口")
@RestController
@RequestMapping("/city")
public class CityController {private final CityService cityService;@Autowiredpublic CityController(CityService cityService) {this.cityService = cityService;}@GetMapping("/{id}")public HttpResult getCity(@PathVariable("id") String cityCode) {return HttpResult.success(cityService.getByCode(cityCode));}
}

Service层实现类：

编写查询逻辑前，先定义好获取互斥锁和释放锁的方法：

/*** 获取互斥锁* @return*/private Boolean tryLock(String key) {Boolean flag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "1", 10, TimeUnit.SECONDS);return BooleanUtils.isTrue(flag);}/*** 释放锁* @param key*/private void unLock(String key) {stringRedisTemplate.delete(key);}

其中，获取互斥锁和释放锁的传参都应传城市redis互斥锁key

然后编写通过互斥锁机制查询城市信息的方法：

/*** 通过互斥锁机制查询城市信息* @param key*/private City queryCityWithMutex(String key, String cityCode) {City city = null;// 1.查询缓存String cityJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);// 2.判断缓存是否有数据if (StringUtils.isNotBlank(cityJson)) {// 3.有,则返回city = JSONObject.parseObject(cityJson, City.class);return city;}// 4.无,则获取互斥锁String lockKey = RedisConstants.LOCK_CITY_KEY + cityCode;Boolean isLock = tryLock(lockKey);// 5.判断获取锁是否成功try {if (!isLock) {// 6.获取失败, 休眠并重试Thread.sleep(100);return queryCityWithMutex(key, cityCode);}// 7.获取成功, 查询数据库city = baseMapper.getByCode(cityCode);// 8.判断数据库是否有数据if (city == null) {// 9.无,则将空数据写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", RedisConstants.CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);return null;}// 10.有,则将数据写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONObject.toJSONString(city), RedisConstants.CACHE_CITY_TTL, TimeUnit.MINUTES);} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);} finally {// 11.释放锁unLock(lockKey);}// 12.返回数据return city;}

Service层实现类完整代码：

package com.wl.standard.service.impl;import cn.hutool.core.bean.BeanUtil;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import com.baomidou.mybatisplus.extension.service.impl.ServiceImpl;
import com.wl.standard.common.result.constants.RedisConstants;
import org.apache.commons.lang.BooleanUtils;
import org.apache.commons.lang.StringUtils;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;import com.wl.standard.mapper.CityMapper;
import com.wl.standard.entity.City;
import com.wl.standard.service.CityService;import lombok.extern.slf4j.Slf4j;import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** @author wl* @date 2021/11/18*/
@Service
@Slf4j
public class CityServiceImpl extends ServiceImpl<CityMapper, City> implements CityService{private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;@Autowiredpublic CityServiceImpl(StringRedisTemplate stringRedisTemplate){this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;}@Overridepublic City getByCode(String cityCode) {String key = RedisConstants.CACHE_CITY_KEY+cityCode;return queryCityWithMutex(key, cityCode);}/*** 通过互斥锁机制查询城市信息* @param key*/private City queryCityWithMutex(String key, String cityCode) {City city = null;// 1.查询缓存String cityJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);// 2.判断缓存是否有数据if (StringUtils.isNotBlank(cityJson)) {// 3.有,则返回city = JSONObject.parseObject(cityJson, City.class);return city;}// 4.无,则获取互斥锁String lockKey = RedisConstants.LOCK_CITY_KEY + cityCode;Boolean isLock = tryLock(lockKey);// 5.判断获取锁是否成功try {if (!isLock) {// 6.获取失败, 休眠并重试Thread.sleep(100);return queryCityWithMutex(key, cityCode);}// 7.获取成功, 查询数据库city = baseMapper.getByCode(cityCode);// 8.判断数据库是否有数据if (city == null) {// 9.无,则将空数据写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", RedisConstants.CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);return null;}// 10.有,则将数据写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONObject.toJSONString(city), RedisConstants.CACHE_CITY_TTL, TimeUnit.MINUTES);} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);} finally {// 11.释放锁unLock(lockKey);}// 12.返回数据return city;}/*** 获取互斥锁* @return*/private Boolean tryLock(String key) {Boolean flag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "1", 10, TimeUnit.SECONDS);return BooleanUtils.isTrue(flag);}/*** 释放锁* @param key*/private void unLock(String key) {stringRedisTemplate.delete(key);}
}

后续可将通用的方法抽取出来封装到一个工具类中，至此，代码编写完成，启动服务，清空缓存数据

通过Jmeter工具来进行并发测试，设置100个线程1秒钟跑完

点击start后查看后台日志，发现只查询了一次数据库

刷新缓存，数据已存入

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