1、为什么要使用缓存

由于服务器、数据库、网络等资源有限，无法支撑越来越多的请求与计算量，所以将一部分数据放在缓存中，以此减小薄弱环节的计算量和请求流程。

网站中缓存的应用场景：1：可以缓存整个页面的html，提高访问响应能力；2：针对局部页面元素进行缓存；3：对复杂数据的结果进行缓存,例如一个查询需要结合多个数据集，然后根据这些数据集进行相应的运算，即使每个子集查询有缓存，但还是需要额外的运算，这种情况可以考虑缓存计算后的结果。4：对耗时的查询进行缓存,例如产品列表页的查询。5：和上下文相关的用户数据，例如用户从订单埴写页进入到订单成功页，或者是从产品列表页点击详细产品进行预订时的订单填写页，此时这两个页面之间都需要传递大量的相关数值，我们可以把所有的数值封装在一个类中，然后通过缓存进行通信。

2、缓存的属性

缓存有以下几个重要属性：

Ø命中率：命中率指请求次数与正确返回结果次数的比例，越高越好。

影响缓存命中率的因素:1：数据时实性，每个业务系统都对自己的数据有相应的要求，有些数据的实时性非常强，像每日的股票信息，这种情况如果设置了缓存，缓存的命中率会特别低。2：缓存粒度问题，一般来说是缓存的跨度太大，即此时的KEY值包含的条件太多，会出现缓存命中率特别低的情况。

提高缓存命中率的方法：1：增大存储介质的容量；2：对非常热点的数据进行捕捉，可以采用实时更新缓存的方式来平衡缓存与实时性的问题,例如可以单独开启一个后台服务来定时做更新缓存的工作。3：调整缓存KEY值的算法，尽量保证缓存KEY的细粒度，KEY-VALUE就是很好的细粒度例子。4：根据业务调整缓存的过期策略。

Ø最大元素：缓存中可以存放的元素的最大数量。

Ø清空策略。清空策略通常有以下几种：

nFIFO：最先进入缓存得数据在缓存空间不够情况下(超出最大元素限制时)会被首先清理出去

nLFU：一直以来最少被使用的元素会被被清理掉。这就要求缓存的元素有一个hit属性，在缓存空间不够得情况下,hit值最小的将会被清出缓存。

nLRU：最近最少使用的，缓存的元素有一个时间戳，当缓存容量满了，而又需要腾出地方来缓存新的元素的时候，那么现有缓存元素中时间戳离当前时间最远的元素将被清出缓存。

Ø预热策略

全量预热：一开始就加载全部数据，适用于不怎么变化的数据，比如地区数据

增量预热：查询不到时，从数据源取出放入缓存内。

3、需要注意的问题

3.1缓存穿透

什么是缓存穿透？

一般的缓存系统，都是按照key去缓存查询，如果不存在对应的value，就应该去后端系统查找(比如DB)。如果key对应的value是一定不存在的，并且对该key并发请求量很大，就会对后端系统造成很大的压力。这就叫做缓存穿透。

如何避免？

1：对查询结果为空的情况也进行缓存，缓存时间设置短一点，或者该key对应的数据insert了之后清理缓存。

2：对一定不存在的key进行过滤。可以把所有的可能存在的key放到一个大的Bitmap中，查询时通过该bitmap过滤。【感觉应该用的不多吧】

缓存雪崩

3.2缓存雪崩

当缓存服务器重启或者大量缓存集中在某一个时间段失效，这样在失效的时候，也会给后端系统(比如DB)带来很大压力。

如何避免？

1：在缓存失效后，通过加锁或者队列来控制读数据库写缓存的线程数量。比如对某个key只允许一个线程查询数据和写缓存，其他线程等待。

2：不同的key，设置不同的过期时间，让缓存失效的时间点尽量均匀。

3：做二级缓存，A1为原始缓存，A2为拷贝缓存，A1失效时，可以访问A2，A1缓存失效时间设置为短期，A2设置为长期(此点为补充)

3.3分布式缓存系统

分布式缓存系统面临的问题

3.3.1缓存一致性问题

1：缓存系统与底层数据的一致性。这点在底层系统是“可读可写”时，写得尤为重要

2：有继承关系的缓存之间的一致性。为了尽量提高缓存命中率，缓存也是分层：全局缓存，二级缓存。他们是存在继承关系的。全局缓存可以有二级缓存来组成。

3：多个缓存副本之间的一致性。为了保证系统的高可用性，缓存系统背后往往会接两套存储系统(如memcache，redis等)

3.3.2缓存穿透和缓存雪崩

上面有讲述。

3.3.3缓存数据的淘汰

缓存淘汰的策略有两种：(1)定时去清理过期的缓存。(2)当有用户请求过来时，再判断这个请求所用到的缓存是否过期，过期的话就去底层系统得到新数据并更新缓存。

两者各有优劣，第一种的缺点是维护大量缓存的key是比较麻烦的，第二种的缺点就是每次用户请求过来都要判断缓存失效，逻辑相对比较复杂，具体用哪种方案，大家可以根据自己的应用场景来权衡。

1.预估失效时间2.版本号(必须单调递增，时间戳是最好的选择)3.提供手动清理缓存的接口。