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学习日报 20250929｜缓存雪崩以及缓存穿透解决方案

news 2025/9/30 17:42:32

1. 缓存雪崩解决方案（随机过期时间工具类 + 使用示例）

import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** 缓存工具类：解决缓存雪崩问题（随机过期时间）*/
@Component
public class CouponCacheUtil {private final RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;// 随机数生成器：用于生成过期时间偏移量private static final Random RANDOM = new Random();// 基础过期时间（30分钟）：可根据业务调整private static final int BASE_EXPIRE_MINUTES = 30;// 随机偏移范围（5-30分钟）：避免缓存集中过期private static final int MIN_RANDOM_MINUTES = 5;private static final int MAX_RANDOM_MINUTES = 30;public CouponCacheUtil(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate) {this.redisTemplate = redisTemplate;}/*** 生成随机过期时间（基础时间+随机偏移）* 解决缓存雪崩：避免大量缓存同时过期*/private int getRandomExpireMinutes() {// 生成5-30分钟的随机值int randomOffset = MIN_RANDOM_MINUTES + RANDOM.nextInt(MAX_RANDOM_MINUTES - MIN_RANDOM_MINUTES + 1);// 总过期时间 = 基础时间 + 随机偏移return BASE_EXPIRE_MINUTES + randomOffset;}/*** 存储用户优惠券到缓存（带随机过期时间）* @param userId 用户ID* @param couponId 优惠券ID* @param couponInfo 优惠券信息（对象）*/public void setUserCouponCache(Long userId, Long couponId, Object couponInfo) {// 缓存key格式：业务前缀+用户ID+优惠券ID（避免key冲突）String cacheKey = "coupon:user:" + userId + ":" + couponId;// 获取随机过期时间int expireMinutes = getRandomExpireMinutes();// 存入Redis并设置过期时间redisTemplate.opsForValue().set(cacheKey,couponInfo,expireMinutes,TimeUnit.MINUTES);}/*** 获取用户优惠券缓存*/public Object getUserCouponCache(Long userId, Long couponId) {String cacheKey = "coupon:user:" + userId + ":" + couponId;return redisTemplate.opsForValue().get(cacheKey);}
}

2. 缓存穿透解决方案（优惠券模板查询示例）

import org.springframework.cache.Cache;
import org.springframework.cache.CacheManager;
import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Objects;/*** 优惠券模板服务：解决缓存穿透问题*/
@Service
public class CouponTemplateService {private final CacheManager cacheManager;private final CouponTemplateDao couponTemplateDao; // 数据库访问层// 缓存穿透标记：用于标记不存在的模板（避免重复查询DB）private static final String CACHE_PENETRATION_MARKER = "NOT_EXIST";// 无效标记的过期时间（10分钟）：避免长期占用缓存private static final int MARKER_EXPIRE_MINUTES = 10;public CouponTemplateService(CacheManager cacheManager, CouponTemplateDao couponTemplateDao) {this.cacheManager = cacheManager;this.couponTemplateDao = couponTemplateDao;}/*** 批量查询优惠券模板（解决缓存穿透）* @param templateIds 模板ID列表*/public List<CouponTemplate> queryTemplateBatch(List<Long> templateIds) {// 1. 参数校验：过滤无效ID（如null/负数），避免恶意请求List<Long> validIds = templateIds.stream().filter(id -> id != null && id > 0).toList();if (validIds.isEmpty()) {return new ArrayList<>();}// 2. 从缓存获取数据（使用LoadingCache或Spring Cache）Cache templateCache = cacheManager.getCache("coupon:template");List<CouponTemplate> result = new ArrayList<>();List<Long> missIds = new ArrayList<>(); // 缓存未命中的IDfor (Long id : validIds) {Object cacheValue = templateCache.get(id);if (cacheValue == null) {// 缓存未命中，记录ID后续查DBmissIds.add(id);} else if (CACHE_PENETRATION_MARKER.equals(cacheValue)) {// 命中无效标记，跳过（不查DB）continue;} else {// 命中有效数据，加入结果result.add((CouponTemplate) cacheValue);}}// 3. 缓存未命中的ID查询DBif (!missIds.isEmpty()) {List<CouponTemplate> dbTemplates = couponTemplateDao.queryByIds(missIds);// 4. 处理DB查询结果：存在的存入缓存，不存在的设置无效标记for (Long id : missIds) {// 查找DB中是否存在该模板CouponTemplate template = dbTemplates.stream().filter(t -> Objects.equals(t.getId(), id)).findFirst().orElse(null);if (template != null) {// 存在：存入缓存（使用随机过期时间，复用上面的工具类）templateCache.put(id, template);result.add(template);} else {// 不存在：设置无效标记（短期过期），避免缓存穿透templateCache.put(id, CACHE_PENETRATION_MARKER);// 手动设置标记的过期时间（如果缓存支持）// 示例：redisTemplate.expire(key, MARKER_EXPIRE_MINUTES, TimeUnit.MINUTES);}}}return result;}
}

3. 缓存穿透解决方案（用户优惠券查询示例）

import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** 用户优惠券服务：解决缓存穿透问题*/
@Service
public class UserCouponService {private final RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;private final UserCouponDao userCouponDao; // 数据库访问层private final CouponCacheUtil cacheUtil; // 复用上面的缓存工具类// 无效用户优惠券标记（如：-1表示不存在）private static final Long INVALID_COUPON_MARKER = -1L;public UserCouponService(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate,UserCouponDao userCouponDao,CouponCacheUtil cacheUtil) {this.redisTemplate = redisTemplate;this.userCouponDao = userCouponDao;this.cacheUtil = cacheUtil;}/*** 查询用户是否拥有某优惠券（解决缓存穿透）* @param userId 用户ID（需校验合法性）* @param couponId 优惠券ID*/public boolean hasUserCoupon(Long userId, Long couponId) {// 1. 参数合法性校验：拦截无效用户ID（如null/负数）if (userId == null || userId <= 0 || couponId == null || couponId <= 0) {// 记录恶意请求日志（可选）return false;}// 2. 从缓存查询String cacheKey = "coupon:user:has:" + userId + ":" + couponId;Object cacheValue = redisTemplate.opsForValue().get(cacheKey);if (cacheValue != null) {// 缓存命中：判断是否为有效标记return !INVALID_COUPON_MARKER.equals(cacheValue);}// 3. 缓存未命中，查询DBboolean exists = userCouponDao.exists(userId, couponId);// 4. 结果存入缓存：存在则存true，不存在则存无效标记if (exists) {// 有效数据：用随机过期时间（复用工具类）cacheUtil.setUserCouponCache(userId, couponId, true);} else {// 无效数据：设置标记（短期过期）redisTemplate.opsForValue().set(cacheKey,INVALID_COUPON_MARKER,5, // 5分钟过期，避免长期缓存无效数据TimeUnit.MINUTES);}return exists;}
}

关键实现说明：

缓存雪崩：通过 CouponCacheUtil 生成随机过期时间（基础时间 + 5-30 分钟偏移），避免大量缓存同时失效。
缓存穿透：
- 对无效参数（如负数 ID）直接拦截，减少无效请求。
- 对 DB 中不存在的数据，缓存 “无效标记”（如 "NOT_EXIST"），短期过期，避免重复查询 DB。
- 结合业务场景区分有效 / 无效数据（如用户优惠券用 -1 标记不存在）。
代码复用：缓存工具类和过期时间策略可全局复用，减少冗余代码。

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http://www.dtcms.com/a/425065.html