前言

這是關(guān)于 Redis 全景圖的最后一篇文章。因?yàn)橐淮螌?xiě)太多會(huì)限流，我也是沒(méi)辦法，才分成三篇文章來(lái)寫(xiě)。這篇文章是關(guān)于 Redis 應(yīng)用于緩存的。

其實(shí)為什么要講這個(gè)話題呢？ Redis 應(yīng)用在很多地方呀，為什么一定要挑著這個(gè)話題來(lái)講呢？我剛開(kāi)始接觸 Redis 的時(shí)候，對(duì) Redis 的很多知識(shí)都不熟悉，但是Redis又經(jīng)常用于緩存，所以我就把Redis 和緩存搞混了。我以為 Redis 就是緩存，緩存就是 Redis。然后我背了好多知識(shí)，什么緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)不一致，什么緩存雪崩緩存穿透這些，都是關(guān)于 Redis 的，所以我當(dāng)時(shí)就認(rèn)為緩存是Redis。那個(gè)時(shí)候，我一直建立不起系統(tǒng)觀，不能對(duì) Redis 和緩存這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)高山看海。后來(lái)我看了好多文章，然后通過(guò)文章來(lái)對(duì)自己腦里的知識(shí)做梳理總結(jié)后，才明白這兩者的區(qū)別。所以我特意寫(xiě)一篇文章來(lái)講講 Redis 應(yīng)用于緩存這個(gè)場(chǎng)景。

緩存的兩個(gè)特征

要講 Redis 應(yīng)用于緩存，那我們就先來(lái)講緩存，再講 Redis。因?yàn)槲覀冏罱K要解決的問(wèn)題是為什么Redis 可以應(yīng)用于緩存？kafka 為什么不可以應(yīng)用于緩存？zookeepeer 為什么不可以？為什么就Redis 可以？

緩存是用來(lái)放一些熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，加快查詢速度的，所以緩存有兩大特征：緩存是一個(gè)快速的系統(tǒng)，而且緩存的容量小于后端的慢速系統(tǒng)。

緩存在 CPU 和內(nèi)存中都存在，但是 Redis 應(yīng)用于內(nèi)存的緩存，不應(yīng)用于CPU的緩存。

Redis用于緩存的兩大天然優(yōu)勢(shì)

上面說(shuō)了，緩存的一大特點(diǎn)就是快，那 Redis 剛好適合，Redis 很快。同時(shí)，Redis 還有專(zhuān)屬的數(shù)據(jù)淘汰機(jī)制，使得 Redis 保存的數(shù)據(jù)會(huì)比較少，剛好符合緩存容量小于后端的慢速系統(tǒng)這個(gè)特點(diǎn)。

引入緩存的4個(gè)問(wèn)題

這幾乎是緩存中最難理解的地方了。這個(gè)地方的知識(shí)點(diǎn)多而且雜，還不好理解。不過(guò)假如你建立了系統(tǒng)觀的話也還好，至少回憶起來(lái)會(huì)快一點(diǎn)。

緩存雪崩

Tomcat 一般是先訪問(wèn)緩存再訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的。但是，假如緩存中數(shù)據(jù)在某一時(shí)刻同時(shí)過(guò)期，那大量的并發(fā)請(qǐng)求就會(huì)越過(guò)緩存直接走數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)壓力劇增，這就是緩存雪崩。解決方法是給緩存中的數(shù)據(jù)的過(guò)期時(shí)間設(shè)一個(gè)隨機(jī)值。

緩存穿透

Tomcat 故意大量請(qǐng)求緩存中沒(méi)有的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致請(qǐng)求走數(shù)據(jù)庫(kù)，并發(fā)時(shí)壓力劇增。解決方法是在Dao 層就攔截這種非法請(qǐng)求。

緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)不一致

說(shuō)實(shí)話，這個(gè)是真的燒腦，就很難受，我一直搞不懂這里，因?yàn)檫@里確實(shí)很復(fù)雜。我盡量將我能理解的寫(xiě)出來(lái)......

其實(shí)對(duì)數(shù)據(jù)的操作無(wú)非就是“讀”和“寫(xiě)”?！白x”不會(huì)造成緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)不一致的問(wèn)題，但是“寫(xiě)”就會(huì)?！皩?xiě)”其實(shí)就是更新的意思，那無(wú)論我們先更新數(shù)據(jù)庫(kù)再同步給緩存，還是先更新緩存再同步給數(shù)據(jù)庫(kù)，我們都想保證這些操作的原子性。假如第一步更新失敗了，那就失敗唄，沒(méi)什么大不了的。但是假如第一步更新成功了，第二步更新失敗了，那就會(huì)造成緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)不一致的問(wèn)題（即緩存中的值是新值而數(shù)據(jù)庫(kù)中的值是舊值；也有可能緩存中的值是舊值而數(shù)據(jù)庫(kù)中的值是新值）。因此更新數(shù)據(jù)庫(kù)和更新緩存這個(gè)操作不太好。

那我們換一種思路，數(shù)據(jù)庫(kù)是必須要更新的，但是緩存不一定需要更新，所以我們能否考慮刪除緩存，一了百了呢？我了解到的答案是可以的。先刪除緩存再更新數(shù)據(jù)庫(kù)，在高并發(fā)下不太OK，但是在原子性被破壞的情況下表現(xiàn)很OK。先更新數(shù)據(jù)庫(kù)再刪除緩存，在高并發(fā)下很OK，但在原子性被破壞時(shí)不太OK。

緩存數(shù)據(jù)淘汰策略

因?yàn)榫彺姹容^少，沒(méi)有磁盤(pán)那么大，所以不可避免的，過(guò)一段時(shí)間就要對(duì)緩存的數(shù)據(jù)進(jìn)行淘汰。而Redis 有自己的數(shù)據(jù)淘汰策略，所以很適合用作緩存。下面我就來(lái)介紹一下 Redis 的數(shù)據(jù)淘汰策略。

假如你添加了一批鍵值對(duì)，設(shè)置了一小時(shí)的過(guò)期時(shí)間。一小時(shí)后，這批數(shù)據(jù)已經(jīng)全部過(guò)期了，你想要?jiǎng)h除這些鍵值對(duì)，怎么辦？可以采用定期刪除策略，即每過(guò)100ms就隨機(jī)抽取一些設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的鍵值對(duì)，過(guò)期就刪除。但是由于是隨機(jī)的，所以很可能漏掉了一些鍵值對(duì)，因此我們可以采用惰性刪除。惰性刪除就是你要使用的時(shí)候看看鍵值對(duì)是不是過(guò)期的，過(guò)期就順便刪掉。

但是問(wèn)題是定期刪除+惰性刪除也不一定可以保證所有過(guò)期數(shù)據(jù)都被刪除，有些數(shù)據(jù)你隨機(jī)抽取，抽取不到，而你又一直不適用這些抽取不到的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致這些數(shù)據(jù)積壓在 Redis 中。所以引入了一種技術(shù)：通過(guò)內(nèi)存淘汰機(jī)制來(lái)淘汰鍵值對(duì)。內(nèi)存淘汰機(jī)制的算法有很多，我覺(jué)得用的最多的是LRU算法。

小結(jié)

在這篇文章中我講了 Redis 應(yīng)用于緩存。我先講了緩存的兩個(gè)特征，為接下來(lái)解答為什么 Redis 可以應(yīng)用于緩存做鋪墊。接著我又講了引入緩存所遇到的4個(gè)問(wèn)題：緩存雪崩、緩存穿透、緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)不一致、緩存怎么淘汰數(shù)據(jù)。

感想

這是我第一次以這種方式來(lái)寫(xiě)文章，通過(guò)一篇文章（其實(shí)是三篇）將我腦子里的 Redis 全景圖描繪出來(lái)。在這幾天的學(xué)習(xí)中，我的收獲還是挺大的，倒不是我學(xué)習(xí)了很多 Redis 的新知識(shí)，當(dāng)然學(xué)習(xí)到新知識(shí)只是一方面，更重要的是我深刻的理解了建立系統(tǒng)觀的重要性。如果沒(méi)有系統(tǒng)觀，我學(xué)到的知識(shí)僅僅只是幾個(gè)點(diǎn)，構(gòu)建不成一個(gè)面。這樣就會(huì)導(dǎo)致我有可能學(xué)了很多知識(shí)，但是卻不知道如何講起。而且，當(dāng)我有了系統(tǒng)觀，將 Redis 中的各個(gè)知識(shí)以一個(gè)思路串聯(lián)在一起后，我感覺(jué)我對(duì)Redis 的很多知識(shí)的具體細(xì)節(jié)又有了新的理解。

那怎么才能建立系統(tǒng)觀呢？我個(gè)人覺(jué)得是看一些優(yōu)質(zhì)的技術(shù)文章，通過(guò)一些優(yōu)質(zhì)的文章或者書(shū)籍來(lái)引導(dǎo)你去思考。最好不要看視頻，因?yàn)榭匆曨l的話你是無(wú)法思考的，看視頻算是一個(gè)接受的過(guò)程，沒(méi)有思考的過(guò)程。說(shuō)到書(shū)籍，我有時(shí)會(huì)去圖書(shū)館看很多技術(shù)書(shū)，但是我不是一整本書(shū)全部看完。比如說(shuō)我看《Redis原理剖析》，我不會(huì)一整本看完，而是以一種高山看海的角度去看看這個(gè)作者到底是以一種什么樣的角度去寫(xiě) Redis 的，從而去推測(cè)出這個(gè)作者腦子的 Redis 思維導(dǎo)圖，他腦子里的 Redis 總體框架是怎么樣的，我能否借鑒一下作者腦子的框架，形成一個(gè)屬于我自己的 Redis 全景圖。這是我覺(jué)得形成系統(tǒng)觀最重要的一點(diǎn)。接下來(lái)，我會(huì)繼續(xù)嘗試用這種方式寫(xiě)第二篇長(zhǎng)文，第二篇長(zhǎng)文的主題是 MySQL。