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项目中基于redis实现缓存

news 2025/11/15 10:27:19

1.缓存介绍

2.添加redis缓存

执行流程：

3. 缓存更新策略

对于先操作缓存还是先操作数据库：

虽然两种方案都存在线程安全问题，但右边发生的概率比左边发生的概率小得多

4.缓存穿透

业务层防缓存穿透的查询方法：

public class ShopServiceImpl extends ServiceImpl<ShopMapper, Shop> implements IShopService {@Resourceprivate StringRedisTemplate stringRedisTemplate;@Overridepublic Result queryById(Long id) {//缓存穿透Shop shop = queryWithPassThrough(id);// 7.返回return Result.ok(shop);}public Shop queryWithPassThrough(Long id) {String key = CACHE_SHOP_KEY + id;// 1.从redis查询商铺缓存String shopJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);// 2.判断是否存在if (StrUtil.isNotBlank(shopJson)) {// 3.存在，直接返回return JSONUtil.toBean(shopJson, Shop.class);}//判断命中的是否是空字符串 ""if (shopJson != null) {//shopJson不为空就只能为""return null;}// 4.不存在，根据id查询数据库 即shopJson == null，说明redis中的缓存过期Shop shop = getById(id);// 5.数据库不存在，返回错误if (shop == null) {//将空值写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", RedisConstants.CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);return null;}// 6.存在，写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(shop), RedisConstants.CACHE_SHOP_TTL, TimeUnit.MINUTES);// 7.返回return shop;}
}

5. 缓存雪崩

6.缓存击穿

  • 互斥锁：当请求查询缓存且缓存未命中时，线程获取互斥锁，只有获取锁的线程去查询数据库并将数据写入缓存，其他线程需等待，待缓存有数据后再读取。
  • 逻辑过期：给缓存数据设置逻辑过期时间，当请求发现缓存数据逻辑过期时，启动一个新线程去查询数据库更新缓存，当前线程继续返回旧的缓存数据。

6.1 基于互斥锁方式解决缓存击穿问题

业务层关于根据id查询店铺的代码：

@Service
public class ShopServiceImpl extends ServiceImpl<ShopMapper, Shop> implements IShopService {@Resourceprivate StringRedisTemplate stringRedisTemplate;@Overridepublic Result queryById(Long id) {//互斥锁解决缓存击穿Shop shop = queryWithMutex(id);if (shop == null) {return Result.fail("店铺不存在");}// 7.返回return Result.ok(shop);}public Shop queryWithMutex(Long id) {String key = CACHE_SHOP_KEY + id;// 1.从redis查询商铺缓存String shopJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);// 2.判断是否存在if (StrUtil.isNotBlank(shopJson)) {// 3.存在，直接返回return JSONUtil.toBean(shopJson, Shop.class);}//判断命中的是否是空字符串""(在数据库中查询依旧不存在的id，我们存入redis的值为"")if (shopJson != null) {return null;}//redis中没有对应的缓存，则查询数据库// 4.实现缓存重建// 4.1.获取互斥锁String lockKey = "lock:shop:" + id;// 锁的 key 与店铺 id 绑定（lock:shop:1），不同店铺的缓存重建互不干扰，减少锁竞争。try{boolean isLock = tryLock(lockKey);// 4.2.判断是否获取成功if (!isLock) {// 4.3.获取失败，则休眠并重试Thread.sleep(50);return queryWithMutex(id);}// 4.4.获取锁成功，根据id查询数据库Shop shop = getById(id);//模拟重建的延时Thread.sleep(200);// 5.数据库不存在，返回错误if (shop == null) {//将空值写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", RedisConstants.CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);return null;}// 6.存在，写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(shop), RedisConstants.CACHE_SHOP_TTL, TimeUnit.MINUTES);// 7.返回return shop;} catch (InterruptedException e){throw new RuntimeException(e);} finally {// 8.释放锁unLock(lockKey);}}private boolean tryLock(String key) {Boolean flag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "1", 10, TimeUnit.SECONDS);return BooleanUtil.isTrue(flag);}private void unLock(String key) {stringRedisTemplate.delete(key);}
}

实现原理：通过 Redis 的setIfAbsent命令实现分布式锁，保证同一时间只有一个线程能执行缓存重建（从数据库查询数据并写入缓存），避免大量请求同时穿透到数据库。

tryLock方法的实现依赖 Redis 的setIfAbsent命令（原子操作），setIfAbsent是 Redis 的原子命令，确保多个线程同时尝试获取锁时，只有一个线程能成功。

private boolean tryLock(String key) {// setIfAbsent：若key不存在则设置值，返回true；若已存在则不操作，返回false// 同时设置锁的过期时间（10秒），避免锁未释放导致死锁Boolean flag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "1", 10, TimeUnit.SECONDS);return BooleanUtil.isTrue(flag);
}

6.2 基于逻辑过期方式解决缓存击穿问题

业务层具体实现：

@Service
public class ShopServiceImpl extends ServiceImpl<ShopMapper, Shop> implements IShopService {@Resourceprivate StringRedisTemplate stringRedisTemplate;@Overridepublic Result queryById(Long id) {//逻辑过期解决缓存击穿Shop shop = queryWithLogicalExpire(id);// 7.返回return Result.ok(shop);}private static final ExecutorService CACHE_REBUILD_EXECUTOR = Executors.newFixedThreadPool(10);public Shop queryWithLogicalExpire(Long id) {String key = CACHE_SHOP_KEY + id;// 1.从redis查询商铺缓存String shopJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);// 2.判断是否存在if (StrUtil.isBlank(shopJson)) {// 3.不存在，直接返回nullreturn null;}//4.命中，把json反序列化为对象RedisData redisData = JSONUtil.toBean(shopJson, RedisData.class);Shop shop = JSONUtil.toBean((JSONObject) redisData.getData(), Shop.class);LocalDateTime expireTime = redisData.getExpireTime();// 5.判断是否过期if (expireTime.isAfter(LocalDateTime.now())) {//未过期，直接返回return shop;}//已过期，需要缓存重建//6.重建缓存//获取互斥锁String lockKey = LOCK_SHOP_KEY + id;boolean isLock = tryLock(lockKey);//判断获取锁是否成功if (isLock) {//获取锁成功，开启独立线程，实现缓存重建CACHE_REBUILD_EXECUTOR.submit(() -> {//重建缓存try {this.saveShopToRedis(id, 3600L);} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);} finally {//释放锁unLock(lockKey);}});}//返回过期的商铺信息return shop;}private boolean tryLock(String key) {Boolean flag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "1", 10, TimeUnit.SECONDS);return BooleanUtil.isTrue(flag);}private void unLock(String key) {stringRedisTemplate.delete(key);}private void saveShopToRedis(Long id, Long expireSeconds) throws InterruptedException {// 1.查询店铺数据Shop shop = getById(id);Thread.sleep(200);// 2.封装逻辑过期时间RedisData redisData = new RedisData();redisData.setData(shop);redisData.setExpireTime(LocalDateTime.now().plusSeconds(expireSeconds));// 3.写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(CACHE_SHOP_KEY + id, JSONUtil.toJsonStr(redisData));}
}

RedisData：

@Data
public class RedisData {private LocalDateTime expireTime;// 逻辑过期时间private Object data;// 实际数据（Shop对象）
}

核心思路：不依赖 Redis 的原生过期时间，而是在缓存数据中嵌入一个 "逻辑过期时间"，当检测到数据过期时，先返回旧数据，同时异步重建缓存，避免大量请求阻塞或穿透到数据库。

原理：

  1. 缓存不删除：热点数据的缓存始终存在（Redis 不自动删除），避免了 "缓存突然消失导致大量请求穿透" 的问题。
  2. 过期仍可用：数据过期后，先返回旧数据保证服务可用性，用户无感知。
  3. 异步重建：只有一个线程（通过互斥锁控制）在后台异步重建缓存，避免数据库压力。
  4. 最终一致性：重建完成后，新数据会覆盖旧缓存，后续请求会获取到最新数据，保证数据最终一致。

逻辑过期适合容忍短期数据不一致的热点数据（如热门商品、高频访问的店铺信息）。其优势是响应速度快（不阻塞请求），缺点是需要额外存储过期时间，且数据存在短暂不一致窗口。

 7.封装Redis缓存工具类

public class CacheClient {private final StringRedisTemplate stringRedisTemplate;public CacheClient(StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;}// 写入缓存public void set(String key, Object value, Long time, TimeUnit unit){stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(value), time, unit);}//逻辑过期解决缓存击穿public void setWithLogicalExpire(String key, Object value, Long time, TimeUnit unit){// 封装逻辑过期时间RedisData redisData = new RedisData();redisData.setData(value);redisData.setExpireTime(LocalDateTime.now().plusSeconds(unit.toSeconds(time)));// 写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(redisData));}// 缓存穿透工具类public <R, ID> R queryWithPassThrough(String keyPrefix, ID id, Class<R> type, Function<ID, R> dbFallback, Long time, TimeUnit unit) {String key = keyPrefix + id;// 1.从redis查询缓存String json = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);// 2.判断是否存在if (StrUtil.isNotBlank(json)) {// 3.存在，直接返回return JSONUtil.toBean(json, type);}//判断命中的是否是空字符串 ""if (json != null) {return null;}// 4.不存在，根据id查询数据库 即shopJson == null，说明redis中的缓存过期R r = dbFallback.apply(id);// 5.数据库不存在，返回错误if (r == null) {//将空值写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", RedisConstants.CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);return null;}// 6.存在，写入redisthis.set(key, r, time, unit);// 7.返回return r;}//逻辑过期解决缓存击穿private static final ExecutorService CACHE_REBUILD_EXECUTOR = Executors.newFixedThreadPool(10);public <R,ID> R queryWithLogicalExpire(String keyPrefix, ID id, Class<R> type, Function<ID, R> dbFallback, Long time, TimeUnit unit) {String key = keyPrefix + id;// 1.从redis查询商铺缓存String json = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);// 2.判断是否存在if (StrUtil.isBlank(json)) {// 3.不存在，直接返回nullreturn null;}//4.命中，把json反序列化为对象RedisData redisData = JSONUtil.toBean(json, RedisData.class);R r = JSONUtil.toBean((JSONObject) redisData.getData(), type);LocalDateTime expireTime = redisData.getExpireTime();// 5.判断是否过期if (expireTime.isAfter(LocalDateTime.now())) {//未过期，直接返回return r;}//已过期，需要缓存重建//6.重建缓存//获取互斥锁String lockKey = LOCK_SHOP_KEY + id;boolean isLock = tryLock(lockKey);//判断获取锁是否成功if (isLock) {//获取锁成功，开启独立线程，实现缓存重建CACHE_REBUILD_EXECUTOR.submit(() -> {//重建缓存try {//查询数据库R rr = dbFallback.apply(id);//写入redisthis.setWithLogicalExpire(key, rr, time, unit);} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);} finally {//释放锁unLock(lockKey);}});}//返回过期的商铺信息return r;}private boolean tryLock(String key) {Boolean flag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "1", 10, TimeUnit.SECONDS);return BooleanUtil.isTrue(flag);}private void unLock(String key) {stringRedisTemplate.delete(key);}
}
http://www.dtcms.com/a/610611.html

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