一、缓存的基本使用
如下图，前台请求，后台先从缓存中获取数据，取到直接返回结果，取不到时从数据库中获取，数据库取到更新缓存，并返回结果，数据库也没取到，那直接返回空结果。设计一个缓存系统，不得不考虑的问题就是：缓存穿透、缓存击穿与失效时的雪崩效应。
二、缓存穿透
问题描述
1、用户发起大量的请求
2、结果发现Redis中没有数据
3、后台查询数据库，发现数据库中也没有数据
4、就这样一直请求，导致数据库崩溃
在流量大时，可能DB就挂掉了，要是有人利用不存在的key频繁攻击我们的应用，这就是漏洞。这种大量的请求，可能是接口本身并发量就比较大，也可能是有黑客在攻击。
解决方案
1、异常参数校验：比如发起一个id为“-1”的请求，这一看就是有问题，id不可能为负的，或者一些非空参数，传了空值，直接后台判断拦截。
2、缓存空值：从缓存取不到的数据，在数据库中也没有取到，这时可以将key-value对写为key-null，缓存有效时间可以设置短点，如30秒(设置太长会导致正常情况也没法使用)。这样可以防止攻击用户反复用同一个id暴力攻击
二、缓存击穿
问题描述
是指缓存中没有但数据库中有数据（一般是缓存时间到期），这时由于并发用户特别多，同时读缓存没读到数据，又同时去数据库去取数据，引起数据库压力瞬间增大，造成过大压力。
解决方案
1、设置热点数据永远不过期
2、设置热点数据的存活时间较长，且分布均匀的岔开过期时间
3、接口限流与熔断，降级。重要的接口一定要做好限流策略。防止用户恶意刷接口，同时要降级准备，当接口中的某些服务不可用时，可进行熔断，失败快速返回机制
4、使用互斥锁(mutex key)，简单的来说，就是在缓存失效的时候（判断拿出来的值为空），不是立即去load db，而是先使用缓存工具的某些带成功操作返回值的操作（比如redis的setnx）去set一个mutex key，当操作返回成功时，再进行load db的操作并更新缓存，否则就重试整个get缓存的方法。代码如下：
public String get(key) {
String value = redis.get(key);
if (value == null) { //代表缓存值过期
//设置3min的超时，防止del操作失败的时候，下次缓存过期一直不能load db
if (redis.setnx(key_mutex, 1, 3 * 60) == 1) { //代表设置成功
value = db.get(key);
redis.set(key, value, expire_secs);
redis.del(key_mutex);
} else { //这个时候代表同时候的其他线程已经load db并回设到缓存了，这时候重试获取缓存值即可
sleep(50);
get(key); //重试
}
} else {
return value;
}
}
二、缓存雪崩
问题描述
1、由于redis层压力过大，导致redis服务器宕机
2、缓存中数据大批量到过期时间，而查询数据量巨大，引起数据库压力过大甚至宕机。和缓存击穿不同的是，缓存击穿指并发查询同一条数据，缓存雪崩是不同数据都过期了，很多数据查不到从而查数据库。
解决方案
1、缓存数据的过期时间设置随机，防止同一时间大量数据过期现象发生。
2、如果缓存数据库是分布式部署，将热点数据均匀分布在不同节点缓存数据库中
3、设置热点数据永远不过期