面试题：缓存设计之中等难度：设计简单缓存策略

Question

假设你正在开发一个电商系统，商品信息从数据库获取。请设计一个简单的缓存策略来减少对数据库的访问，阐述缓存的更新机制以及如何处理缓存穿透问题。

Answer 1

缓存策略

1. 缓存数据结构：可使用 Redis 等内存数据库作为缓存。对于商品信息，以商品 ID 作为 key，商品详细信息作为 value 进行存储。这样在获取商品信息时，能通过快速的 key - value 查找来获取缓存数据。
2. 缓存粒度：根据业务场景，可按商品维度缓存。即每个商品对应一条缓存记录，这样能精准控制单个商品的缓存，避免因其他商品变化导致不必要的缓存更新。
3. 缓存有效期：设置合理的缓存过期时间。例如热门商品可设置较长的过期时间，如数小时；而一些更新频率较高的商品则设置较短的过期时间，如几分钟。同时，可采用缓存预热的方式，在系统启动时将热门商品提前加载到缓存中。

缓存更新机制

1. 写后更新：当商品信息在数据库更新后，立即更新缓存中的对应数据。在电商系统中，商品库存、价格等信息更新时，先执行数据库的更新操作，成功后再更新缓存。这样能保证缓存和数据库数据的一致性。
2. 删除缓存：在某些场景下，例如商品上下架操作，将缓存中的对应商品信息删除。当下次请求该商品时，缓存未命中，从数据库获取最新数据并重新缓存。这种方式简单直接，但可能导致短时间内缓存与数据库数据不一致。

缓存穿透处理

1. 布隆过滤器：在系统初始化时，将数据库中所有商品 ID 构建成一个布隆过滤器。当有查询请求时，先通过布隆过滤器判断该商品 ID 是否存在。如果布隆过滤器判断不存在，则直接返回，不再查询数据库。布隆过滤器有一定的误判率，但可以通过调整参数（如哈希函数个数、位数组大小）来控制误判率。
2. 空值缓存：当查询数据库发现商品不存在时，将该查询结果（空值）也缓存起来，并设置一个较短的过期时间。这样下次相同的查询就直接从缓存中获取空值，避免重复查询数据库。