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Springboot 熔断，穿透，雪崩

news 来源：原创 2025/5/16 14:57:56

1. 熔断（Circuit Breaker）

含义

熔断机制类似于电路中的保险丝，当某个服务出现问题（如响应时间过长、频繁报错等）时，为了避免整个系统被拖垮，会暂时切断对该服务的调用，直接返回一个默认的响应结果。这样可以防止故障的扩散，保证系统的稳定性。

产生原因

服务提供者出现故障，如服务器宕机、数据库连接异常等，导致大量请求积压，进而影响其他依赖该服务的组件。
网络问题，如网络延迟、丢包等，使得服务调用的响应时间变长，甚至超时。

Spring Boot 中的解决方案

在 Spring Boot 中，可以使用 Resilience4j 或 Hystrix 来实现熔断机制。以下以 Resilience4j 为例：

添加依赖

<!-- 选择合适的版本 -->

<dependency>
    <groupId>io.github.resilience4j</groupId>
    <artifactId>resilience4j-spring-boot2</artifactId>
    <version>1.7.1</version>
</dependency>


<dependency>
    <groupId>io.github.resilience4j</groupId>
    <artifactId>resilience4j-spring-boot3</artifactId>
    <version>2.0.2</version> <!-- 选择合适的版本 -->
</dependency>

配置熔断

import io.github.resilience4j.circuitbreaker.annotation.CircuitBreaker;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class MyService {

    @CircuitBreaker(name = "myService", fallbackMethod = "fallback")
    public String doSomething() {
        // 调用可能出现问题的服务
        // 模拟异常
        throw new RuntimeException("Service is unavailable");
    }

    public String fallback(Exception e) {
        return "Fallback response";
    }
}

在上述代码中，@CircuitBreaker 注解用于标记需要进行熔断处理的方法，name 属性指定熔断策略的名称，fallbackMethod 属性指定当熔断发生时调用的备用方法。

2. 穿透（Cache Penetration）

含义

缓存穿透是指客户端请求的数据在缓存中不存在，同时在数据库中也不存在，这样每次请求都会穿透缓存直接访问数据库，给数据库带来巨大的压力。例如，攻击者可能会故意发起大量不存在的 key 的请求，导致数据库被频繁访问。

产生原因

业务逻辑错误，如查询条件错误，导致查询的数据根本不存在。
恶意攻击，攻击者利用漏洞发送大量无效请求。

Spring Boot 中的解决方案

缓存空对象：当查询结果为空时，将空对象也缓存起来，并设置一个较短的过期时间，这样下次相同的请求就可以直接从缓存中获取空对象，避免再次访问数据库。

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class CacheService {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    public Object getData(String key) {
        Object data = redisTemplate.opsForValue().get(key);
        if (data == null) {
            // 从数据库查询
            data = queryFromDatabase(key);
            if (data == null) {
                // 缓存空对象
                redisTemplate.opsForValue().set(key, null, 60, TimeUnit.SECONDS);
            } else {
                // 缓存正常数据
                redisTemplate.opsForValue().set(key, data);
            }
        }
        return data;
    }

    private Object queryFromDatabase(String key) {
        // 模拟从数据库查询
        return null;
    }
}

布隆过滤器：在访问缓存之前，先使用布隆过滤器判断该 key 是否可能存在。如果布隆过滤器判断不存在，则直接返回，避免访问数据库。

3. 雪崩（Cache Avalanche）

含义

缓存雪崩是指在某一时刻，大量的缓存同时过期失效，或者缓存服务器发生故障，导致大量请求直接涌向数据库，使数据库瞬间承受巨大的压力，甚至可能导致数据库崩溃，进而引发整个系统的雪崩效应。

产生原因

缓存过期时间设置不合理，导致大量缓存同时过期。
缓存服务器出现故障，如 Redis 集群宕机。

Spring Boot 中的解决方案

设置随机过期时间：在设置缓存时，为每个缓存项的过期时间添加一个随机值，避免大量缓存同时过期。

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Service
public class CacheAvalancheService {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    public void setData(String key, Object value) {
        Random random = new Random();
        int expireTime = 3600 + random.nextInt(600); // 随机过期时间
        redisTemplate.opsForValue().set(key, value, expireTime, TimeUnit.SECONDS);
    }
}