面试题：缓存设计之提高Redis缓存命中率的常见策略

Question

在后端开发使用Redis作为缓存时，为了提高缓存命中率，请列举至少三种常见的策略，并简要说明每种策略的原理。

Answer 1

1. 合理设置缓存过期时间
   • 原理：为缓存数据设置一个合适的过期时间，避免缓存数据长期占用空间且不更新。对于经常变化的数据，设置较短过期时间；对于相对稳定的数据，设置较长过期时间。这样能在数据准确性和缓存利用率之间找到平衡，新数据更新后，旧缓存过期，新请求可获取最新数据并存入缓存，提高命中率。
2. 缓存预热
   • 原理：在系统上线或启动阶段，预先将一些热点数据加载到Redis缓存中。这样在用户实际请求时，这些数据已经在缓存中，直接从缓存获取，大大提高缓存命中率，减少数据库等后端数据源的压力。
3. 缓存穿透处理
   • 原理：缓存穿透指查询一个不存在的数据，每次请求都绕过缓存直接到数据库。常见处理方法如布隆过滤器，它基于哈希函数，将所有可能存在的数据映射到一个位数组中。查询时先通过布隆过滤器判断数据是否可能存在，若不存在则直接返回，不会查询数据库，从而避免大量无效请求穿透缓存，提高缓存命中率。
4. 缓存雪崩处理
   • 原理：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。可通过设置不同的过期时间，让缓存过期时间分散，避免集中过期；或者使用互斥锁，在缓存过期时，只允许一个请求去查询数据库并更新缓存，其他请求等待，从而防止大量请求同时穿透缓存，提高缓存命中率。
5. 读写策略优化
   • 原理：读操作优先从缓存获取数据，更新操作在更新数据库后，及时更新缓存或设置缓存过期。写后失效策略在更新数据时使相关缓存失效，下次读操作重新加载最新数据到缓存；读写都更新策略在更新数据时同时更新缓存。通过合理的读写策略，保证缓存数据的一致性和及时性，提高缓存命中率。