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30分钟自学教程：Redis缓存穿透原理与解决方案

目标

1. 理解缓存穿透的成因及危害。
2. 掌握布隆过滤器、空值缓存等核心防御技术。
3. 能够通过代码实现请求拦截与缓存保护。
4. 学会限流降级、异步加载等应急方案。

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教程内容

0~2分钟：缓存穿透的定义与核心原因

• 定义：恶意或异常请求频繁访问数据库中不存在的数据，绕过缓存直接冲击数据库。
• 典型场景：
  • 攻击者伪造大量非法ID（如负数、超长字符串）。
  • 业务未对查询参数校验，或未缓存空结果。
• 危害：
  • 数据库压力激增，甚至宕机。
  • 正常服务被恶意请求拖垮。

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2~5分钟：代码模拟穿透场景（Java示例）

// 未做防护的查询方法（模拟穿透问题）  
public Product getProduct(String id) {  String key = "product:" + id;  Product product = redisTemplate.opsForValue().get(key);  if (product == null) {  // 直接查询数据库（未缓存空值）  product = productService.loadFromDB(id);  if (product != null) {  redisTemplate.opsForValue().set(key, product, 1, TimeUnit.HOURS);  }  }  return product; // 恶意请求会反复查询数据库  
}  

验证问题：

• 使用JMeter发送100次id=-1的请求，观察数据库查询次数是否为100次（穿透发生）。

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5~12分钟：解决方案1——布隆过滤器（Bloom Filter）

• 原理：基于位数组和哈希函数，快速判断数据是否可能存在于数据库，拦截非法请求。
• 代码实现（Redisson布隆过滤器）：

// 初始化布隆过滤器并预热合法数据