Java模拟并解决缓存穿透
- 2019 年 10 月 3 日
- 筆記
什么叫做缓存穿透
缓存穿透只会发生在高并发的时候，就是当有10000个并发进行查询数据的时候，我们一般都会先去redis里面查询进行数据，但是如果redis里面没有这个数据的时候，那么这10000个并发里面就会有很大一部分并发会一下子都去mysql数据库里面进行查询了
解决缓存穿透
首先我模拟一下缓存穿透
比如下面的代码
Pom.xml代码
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"> <modelVersion>4.0.0</modelVersion> <groupId>com.example</groupId> <artifactId>springboot</artifactId> <version>0.0.1-SNAPSHOT</version> <packaging>jar</packaging> <name>springboot</name> <description>Demo project for Spring Boot</description> <parent> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId> <version>2.1.1.RELEASE</version> <relativePath></relativePath> <!-- lookup parent from repository --> </parent> <properties> <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding> <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding> <java.version>1.8</java.version> </properties> <dependencies> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId> <scope>test</scope> </dependency> <dependency> <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId> <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId> <version>1.1.1</version> </dependency> <dependency> <groupId>mysql</groupId> <artifactId>mysql-connector-java</artifactId> </dependency> </dependencies> <build> <plugins> <plugin> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId> </plugin> </plugins> </build> </project>Application.properties
server.port=8081 #DB Configuration: spring.datasource.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver spring.datasource.url=jdbc:mysql://47.91.248.236:3306/hello?useUnicode=true&characterEncoding=utf8 spring.datasource.username=root spring.datasource.password=root #spring集成Mybatis环境 #pojo别名扫描包 mybatis.type-aliases-package=com.itheima.domain #加载Mybatis映射文件 mybatis.mapper-locations=classpath:mapper/*Mapper.xmlMyController代码，下面的蓝色代码是模仿10000个并发线程
/** * sinture.com Inc. * Copyright (c) 2016-2018 All Rights Reserved. */ package com.itheima.controller; import com.itheima.mapper.UserMapper; import com.itheima.domain.User; import com.itheima.service.UserService; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; import java.util.HashMap; import java.util.List; import java.util.Map; /** * @author xinzhu * @version Id: MyController.java, v 0.1 2018年12月05日 下午6:29 xinzhu Exp $ */ @RestController public class MyController { @Autowired private UserService userService; @RequestMapping("/hello/{id}") @ResponseBody public User queryUser(@PathVariable Integer id){ // 蓝色代码注释开始 new Thread(){ @Override public void run() { for (int x = 0; x < 10000; x++) { userService.queryUser(id); } } }.start(); // 蓝色代码注释结束 return userService.queryUser(id); } }User类
/** * sinture.com Inc. * Copyright (c) 2016-2018 All Rights Reserved. */ package com.itheima.domain; /** * @author xinzhu * @version Id: User.java, v 0.1 2018年12月06日 下午1:40 xinzhu Exp $ */ public class User { // 主键 private Integer id; // 用户名 private String username; // 密码 private String password; // 姓名 private String name; public void setId(Integer id) { this.id = id; } @Override public String toString() { return "User{" + "id=" + id + ", username='" + username + ''' + ", password='" + password + ''' + ", name='" + name + ''' + '}'; } public Integer getId() { return id; } public String getUsername() { return username; } public void setUsername(String username) { this.username = username; } public String getPassword() { return password; } public void setPassword(String password) { this.password = password; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } }UserService
package com.itheima.service; import com.itheima.domain.User; public interface UserService { public User queryUser(Integer id); } UserServiceImpl，下面的蓝色代码就是模仿redis，此时要注意下面的模拟redis的map集合必须放到下面的queryUser的外面，也就是说下面的userMap变量必须是成员变量，不然的话，因为redis是被多个线程共享的，如果你放到下面的queryUser()方法里面，那么就是多个线程有多个userMap集合，下面的代码就是如果查询到数据，那么就用redis里面的，如果查询不到就用数据库里面的
package com.itheima.service; import com.itheima.domain.User; import com.itheima.mapper.UserMapper; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.stereotype.Service; import java.util.HashMap; import java.util.Map; @Service public class UserServiceImpl implements UserService { @Autowired private UserMapper userMapper; // 蓝色代码注释开始 static Map<Integer,User> userMap=new HashMap(); static { User huancun_user =new User(); huancun_user.setId(1); huancun_user.setName("zhangsan"); huancun_user.setPassword("123"); huancun_user.setName("张三"); userMap.put(1,huancun_user); } // 蓝色代码注释结束 public User queryUser(Integer id){ User user=userMap.get(id); if(user==null){ user= userMapper.queryUser(id); System.out.println("查询数据库"); userMap.put(user.getId(),user); }else{ System.out.println("查询缓存"); } return user; }; } SpringbootApplication代码
package com.itheima; import org.springframework.boot.SpringApplication; import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication; @SpringBootApplication public class SpringbootApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(SpringbootApplication.class, args); } }数据库里面的数据如下
-- ---------------------------- -- Table structure for `user` -- ---------------------------- DROP TABLE IF EXISTS `user`; CREATE TABLE `user` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `username` varchar(50) DEFAULT NULL, `password` varchar(50) DEFAULT NULL, `name` varchar(50) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=10 DEFAULT CHARSET=utf8; -- ---------------------------- -- Records of user -- ---------------------------- INSERT INTO `user` VALUES ('1', 'zhangsan', '123', '张三'); INSERT INTO `user` VALUES ('2', 'lisi', '123', '李四'); 然后我们查询下面的链接，因为此时上面的模拟redis的map集合里面没有id值是2的数据，所以此时都是查询数据库，你想这一下子10000并发过去，数据库会有很大压力的，
然后打印结果如下，就是打印了很多查询数据库和查询缓存，此时也就说明10000个并发里面有很多去查询了数据库，这个是要避免的，至于为什么有查询缓存的打印，因为我们把查询的数据给放到模拟的redis里面了啊，所以刚开始的一大部分线程都是查询数据库，然后剩下的都是查询模拟的redis缓存里面的数据
查询数据库 查询数据库 查询数据库 查询数据库 查询数据库 查询数据库 查询数据库 查询数据库 查询数据库 查询数据库 查询数据库 查询数据库 查询数据库 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 然后我们使用双重检测锁来解决上面的缓存穿透
我们怎么解决缓存穿透呢，即使10000个并发过来，然后这10000个并发需要的数据在redis里面都没有，那么我们应该第一个线程查询数据里面的数据，然后把这个数据给放到redis里面，然后剩下的9999个线程都到redis里面查询，这样就解决了缓存穿透，所以我们可以把上面的代码变成下面这样
比如下面的代码
Pom.xml代码
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"> <modelVersion>4.0.0</modelVersion> <groupId>com.example</groupId> <artifactId>springboot</artifactId> <version>0.0.1-SNAPSHOT</version> <packaging>jar</packaging> <name>springboot</name> <description>Demo project for Spring Boot</description> <parent> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId> <version>2.1.1.RELEASE</version> <relativePath></relativePath> <!-- lookup parent from repository --> </parent> <properties> <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding> <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding> <java.version>1.8</java.version> </properties> <dependencies> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId> <scope>test</scope> </dependency> <dependency> <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId> <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId> <version>1.1.1</version> </dependency> <dependency> <groupId>mysql</groupId> <artifactId>mysql-connector-java</artifactId> </dependency> </dependencies> <build> <plugins> <plugin> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId> </plugin> </plugins> </build> </project>Application.properties
server.port=8081 #DB Configuration: spring.datasource.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver spring.datasource.url=jdbc:mysql://47.91.248.236:3306/hello?useUnicode=true&characterEncoding=utf8 spring.datasource.username=root spring.datasource.password=root #spring集成Mybatis环境 #pojo别名扫描包 mybatis.type-aliases-package=com.itheima.domain #加载Mybatis映射文件 mybatis.mapper-locations=classpath:mapper/*Mapper.xmlMyController代码，下面的蓝色代码是模仿10000个并发线程
/** * sinture.com Inc. * Copyright (c) 2016-2018 All Rights Reserved. */ package com.itheima.controller; import com.itheima.mapper.UserMapper; import com.itheima.domain.User; import com.itheima.service.UserService; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; import java.util.HashMap; import java.util.List; import java.util.Map; /** * @author xinzhu * @version Id: MyController.java, v 0.1 2018年12月05日 下午6:29 xinzhu Exp $ */ @RestController public class MyController { @Autowired private UserService userService; @RequestMapping("/hello/{id}") @ResponseBody public User queryUser(@PathVariable Integer id){ // 蓝色代码注释开始 new Thread(){ @Override public void run() { for (int x = 0; x < 10000; x++) { userService.queryUser(id); } } }.start(); // 蓝色代码注释结束 return userService.queryUser(id); } }User类
/** * sinture.com Inc. * Copyright (c) 2016-2018 All Rights Reserved. */ package com.itheima.domain; /** * @author xinzhu * @version Id: User.java, v 0.1 2018年12月06日 下午1:40 xinzhu Exp $ */ public class User { // 主键 private Integer id; // 用户名 private String username; // 密码 private String password; // 姓名 private String name; public void setId(Integer id) { this.id = id; } @Override public String toString() { return "User{" + "id=" + id + ", username='" + username + ''' + ", password='" + password + ''' + ", name='" + name + ''' + '}'; } public Integer getId() { return id; } public String getUsername() { return username; } public void setUsername(String username) { this.username = username; } public String getPassword() { return password; } public void setPassword(String password) { this.password = password; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } } UserService
package com.itheima.service; import com.itheima.domain.User; public interface UserService { public User queryUser(Integer id); }UserServiceImpl，下面的蓝色代码就是模仿redis，此时要注意下面的模拟redis的map集合必须放到下面的queryUser的外面，也就是说下面的userMap变量必须是成员变量，不然的话，因为redis是被多个线程共享的，如果你放到下面的queryUser()方法里面，那么就是多个线程有多个userMap集合，下面的代码就是如果查询到数据，那么就用redis里面的，如果查询不到就用数据库里面的
然后下面的红色代码就是解决上面的缓存穿透问题，使用锁来解决缓存穿透问题，而且叫做双重检测锁，为什么叫做双重检测锁呢，因为有两个if语句，第一个if语句就是为了减少走红色代码里面的同步代码块，因为如果换成里面存在想要的数据，那么就不需要走下面的红色代码里面的同步代码块了，所以有两个if语句，至于为什么要有下面的 user= userMap.get(id);，是因为第一次线程查询把数据放到模仿的redis缓存里面之后，剩下的线程当走到下面的同步代码块的时候，需要在查询一下缓存里面的数据就会发现刚刚第一个线程放到redis里面的数据了，所以才会有下面的红色代码里面的 user= userMap.get(id);
package com.itheima.service; import com.itheima.domain.User; import com.itheima.mapper.UserMapper; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.stereotype.Service; import java.util.HashMap; import java.util.Map; @Service public class UserServiceImpl implements UserService { @Autowired private UserMapper userMapper; // 蓝色代码注释开始 static Map<Integer,User> userMap=new HashMap(); static { User huancun_user =new User(); huancun_user.setId(1); huancun_user.setName("zhangsan"); huancun_user.setPassword("123"); huancun_user.setName("张三"); userMap.put(1,huancun_user); } // 蓝色代码注释结束 public User queryUser(Integer id){ User user=userMap.get(id); // 红色代码注释开始 if(user==null){ synchronized (this) { user= userMap.get(id); if (null == user) { user= userMapper.queryUser(id); System.out.println("查询数据库"); userMap.put(user.getId(),user); }else{ System.out.println("查询缓存"); } } }else{ System.out.println("查询缓存"); } //红色代码注释结束 return user; }; }数据库里面的数据如下
-- ---------------------------- -- Table structure for `user` -- ---------------------------- DROP TABLE IF EXISTS `user`; CREATE TABLE `user` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `username` varchar(50) DEFAULT NULL, `password` varchar(50) DEFAULT NULL, `name` varchar(50) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=10 DEFAULT CHARSET=utf8; -- ---------------------------- -- Records of user -- ---------------------------- INSERT INTO `user` VALUES ('1', 'zhangsan', '123', '张三'); INSERT INTO `user` VALUES ('2', 'lisi', '123', '李四');然后我们查询下面的链接，因为此时上面的模拟redis的map集合里面没有id值是2的数据，所以此时都是查询数据库，你想这一下子10000并发过去，数据库会有很大压力的，
然后打印结果如下，就是就只有第一个打印了查询数据库，然后剩下的都是查询缓存了，这就是解决缓存穿透
查询数据库 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存 查询缓存能看到这里的同学，就帮忙点个推荐吧，Thanks♪(･ω･)ﾉ
