利用互斥锁解决缓存击穿问题

缓存击穿是指在高并发场景下，某个热点数据的缓存失效，多个请求同时去访问该数据，导致直接访问数据库，造成数据库压力剧增。利用互斥锁可以有效防止缓存击穿。下面是如何在 Spring Boot 中实现这一机制的详细步骤。

一、使用互斥锁解决缓存击穿的思路

加锁：在访问缓存之前，先尝试获取一个互斥锁。
缓存中不存在：如果缓存中没有数据，且获取到了锁，去数据库中查询并更新缓存。
释放锁：在数据查询和缓存更新完成后，释放锁。
未获取到锁：如果获取不到锁，则可以进行重试，或者直接返回错误信息。

二、实现示例

1. Maven 依赖

确保在 pom.xml 中包含 Redisson 的依赖：

<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>3.16.1</version>
</dependency>

2. Redis 配置

在 application.yml 中配置 Redis：

redisson:
  address: "redis://127.0.0.1:6379"

3. 用户服务实现

实现一个用户服务，使用互斥锁来解决缓存击穿问题：

import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserService {
    
    

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Autowired
    private RedissonClient redissonClient;

    public User getUserById(Long userId) {
    
    
        String cacheKey = "user:" + userId;
        User user = getFromCache(cacheKey);

        if (user == null) {
    
    
            RLock lock = redissonClient.getLock("lock:user:" + userId);

            try {
    
    
                // 尝试加锁
                if (lock.tryLock()) {
    
    
                    // 再次检查缓存，防止在加锁期间其他线程已经更新缓存
                    user = getFromCache(cacheKey);
                    if (user == null) {
    
    
                        // 从数据库中获取数据
                        user = userRepository.findById(userId).orElse(null);
                        if (user != null) {
    
    
                            // 更新缓存
                            updateCache(cacheKey, user);
                        }
                    }
                } else {
    
    
                    // 如果未获取到锁，可以选择重试或返回错误
                    // 这里简化处理，直接返回 null
                    return null;
                }
            } finally {
    
    
                lock.unlock(); // 确保释放锁
            }
        }

        return user;
    }

    private User getFromCache(String cacheKey) {
    
    
        // 这里可以调用 Redis 获取缓存数据
        // 示例：return redisTemplate.opsForValue().get(cacheKey);
        return null; // 伪代码，实际应返回缓存结果
    }

    private void updateCache(String cacheKey, User user) {
    
    
        // 这里可以调用 Redis 更新缓存数据
        // 示例：redisTemplate.opsForValue().set(cacheKey, user);
    }
}

四、运行示例

测试并发请求：你可以在测试中模拟高并发请求，尝试访问同一用户的缓存数据。
观察数据库访问：在缓存失效时，只有一个请求会访问数据库，其他请求会等到这个请求完成后获取缓存。

总结

通过以上实现，使用互斥锁可以有效地防止缓存击穿。在高并发场景下，只有一个请求能去数据库查询数据，其他请求则会等待缓存的更新，减少了对数据库的压力，提高了系统的稳定性和性能。