导致缓存击穿的代码示例

缓存穿透指的是大量的请求越过缓存，直接命中数据库，导致数据库压力骤增，可能达到I/O瓶颈，出现数据库宕机。

下面举个例子，假如历史数据存储前，需要为每一条数据附加一个projectId：

- 下等码

这种方法有很明显的问题，比如有100个网关，下面接了10000块表，list里有1万条数据，要查1万次缓存。

```java
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    HistoryData data = list.get(i);
    String sn = data.getGatewaySn();
		// findBySnWithoutRelation方法中已经实现了redis缓存，当命中redis时，试用redis数据，未命中时，查询数据库，并将数据置入redis
    Device gateway = this.deviceService.findBySnWithoutRelation(sn, null);
		if (gateway != null && gateway.getProjectId() != null) {
				data.setProjectId(gateway.getProjectId());
    }
}
```

- 中等码

经过优化，增加了一个gatewayMap，用来缓存网关信息，这样看起来100个网关最多查100次缓存。

——但实际上并不是这样。

```java
Map<String, Device> gatewayMap = new HashMap<>();
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    HistoryData data = list.get(i);
    String sn = data.getGatewaySn();
    Device gateway = null;
    if (!gatewayMap.containsKey(sn)) {
        gateway = this.deviceService.findBySnWithoutRelation(sn, null);

// 这个地方存在缓存击穿问题
				// 比如网关sn是001-100，每个网关上报了100条数据，
				// 如果sn=036这个网关在数据库不存在，那么查出来的gateway为null
				// 这时候 !gatewayMap.containsKey("036") 始终为true，
				// 就会执行100次 this.deviceService.findBySnWithoutRelation(sn, null)
				// 而redis缓存建立的时候，并不会为不存在的gateway建立缓存，于是这个查询会直接命中数据库

if (gateway != null) {
		        gatewayMap.put(sn, gateway);
				}
    } else {
        gateway = gatewayMap.get(sn);
    }
		if (gateway != null) {
        data.setProjectId(gateway.getProjectId());
    }
}
```

- 上等码

此处用到的是2级缓存，请求 → 内存临时缓存 → redis持久化缓存 → 数据库。

因为内存缓存是最便宜的，我们应该尽量在这一层将不必要的请求都拦截，所以在此处应当为不存在的gateway建立缓存，避免不存在的数据查询请求越过redis命中数据库。

```java
Map<String, Device> gatewayMap = new HashMap<>();
// 遍历所有历史数据的时候，为其添加项目id
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    HistoryData data = list.get(i);
    String sn = data.getGatewaySn();
    Device gateway = null;
    Device subDevice = null;
    if (!gatewayMap.containsKey(sn)) {
        gateway = this.deviceService.findBySnWithoutRelation(sn, null);

// 很简单，这里把 if(gateway != null) 去掉就可以
				// 后续报文处理时，可以从gatewayMap中查询到gateway，只不过为null，这样就不会命中redis或者数据库了

gatewayMap.put(sn, gateway);
    } else {
        gateway = gatewayMap.get(sn);
    }

if (gateway != null) {
        data.setProjectId(gateway.getProjectId());
    }
}
```

- 总结

缓存穿透是指查询一个根本不存在的数据，缓存层和存储层都不会命中，通常出于容错的考虑，如果从存储层查不到数据则不写入缓存层。

缓存穿透将导致不存在的数据每次请求都要到存储层去查询，失去了缓存保护后端存储的意义。造成缓存穿透的基本原因有两个：

- 自身业务代码或者数据出现问题。
- 一些恶意攻击、 爬虫等造成大量空命中。

缓存穿透问题解决方案通常是**缓存空对象**或**布隆过滤器**。

缓存空对象就是上面的案例，这个案例中，因为存在内存缓存，所以我们就不需要在redis中建立空缓存，但是换一个角度来看，如果我们这个处理数据的逻辑里面，并不能一次获取一批数据，而是一次传入一条数据，那么建立内存缓存就不可能了，这时就要考虑在redis中建立空缓存，来避免缓存击穿。