面试题答案
一键面试缓存穿透
缓存穿透指查询一个一定不存在的数据，由于缓存不命中，会直接查询数据库，若大量请求同时查询不存在的数据，会对数据库造成巨大压力。
- 解决方案1：布隆过滤器
- 原理：在查询数据库前，先通过布隆过滤器判断数据是否存在。布隆过滤器通过多个哈希函数对数据进行映射，将结果存储在一个位数组中，查询时同样通过哈希函数映射判断是否存在。
- 优点：能高效判断数据是否存在，极大减少数据库查询压力，空间效率高。
- 缺点：存在误判率，且布隆过滤器本身需要额外内存空间，数据动态变化时维护成本较高。
- 解决方案2：空值缓存
- 原理：当查询数据不存在时，也将空值缓存起来，并设置较短的过期时间。下次相同查询先命中缓存空值，避免穿透到数据库。
- 优点：实现简单，能快速缓解数据库压力。
- 缺点：会额外占用缓存空间，且设置过期时间较难，过短可能无法有效防止穿透，过长则会影响数据更新及时性。
缓存雪崩
缓存雪崩指大量缓存数据在同一时间过期，导致大量请求直接访问数据库，造成数据库压力过大甚至崩溃。
- 解决方案1：随机过期时间
- 原理：为缓存数据设置随机的过期时间，避免大量数据同时过期。例如，原本过期时间为1小时，可以设置在40分钟到80分钟之间随机。
- 优点：实现简单，有效避免大量缓存同时过期的情况，分散数据库压力。
- 缺点：难以精确控制过期时间分布，可能导致部分缓存过期时间过短或过长，影响缓存命中率。
- 解决方案2：二级缓存
- 原理：使用两层缓存，一级缓存设置较短过期时间，二级缓存设置较长过期时间。当一级缓存过期，先从二级缓存获取数据，若二级缓存也过期，再查询数据库并同时更新一、二级缓存。
- 优点：降低了数据库压力，且能保证数据在一段时间内有缓存可用，提高系统可用性。
- 缺点：增加了缓存架构复杂度，需要额外维护二级缓存，增加了内存使用。
缓存击穿
缓存击穿指一个热点key在失效瞬间，大量并发请求同时访问，直接穿透到数据库，造成数据库压力剧增。
- 解决方案1：互斥锁
- 原理：在查询缓存未命中时，使用互斥锁（如分布式锁）保证只有一个线程去查询数据库并更新缓存，其他线程等待，获取锁的线程更新完缓存后释放锁，其他线程再从缓存获取数据。
- 优点：能有效防止缓存击穿，保证数据库不会被高并发请求压垮。
- 缺点：性能上有一定损耗，因为大量线程需要等待获取锁，且可能存在死锁风险，实现分布式锁也较为复杂。
- 解决方案2：热点数据永不过期
- 原理：对于热点数据不设置过期时间，同时启动后台线程定时更新缓存数据，或者在数据发生变化时主动更新缓存。
- 优点：彻底避免缓存击穿问题，保证高并发场景下热点数据始终可从缓存获取。
- 缺点：缓存数据可能长时间不更新导致数据不一致，后台更新逻辑增加了系统复杂度，且占用更多缓存资源。