面试题：缓存设计之中等难度：缓存击穿的应对策略

Question

在后端开发中，缓存击穿是指一个热点 key 在缓存过期的瞬间，大量请求同时访问数据库，造成数据库压力过大。请阐述至少两种应对缓存击穿的策略，并说明每种策略的优缺点。

Answer 1

1. 互斥锁策略

• 实现方式：在缓存失效时，先获取一个互斥锁（如 Redis 的 SETNX 命令），只有获取到锁的请求才能查询数据库并更新缓存，其他请求等待。获取锁的请求更新完缓存后释放锁，其他等待的请求再次尝试获取锁（此时缓存已更新，一般能直接从缓存获取数据）。
• 优点：实现相对简单，能有效防止大量请求同时访问数据库。
• 缺点：存在锁竞争，可能导致部分请求等待时间过长，降低系统的并发性能。如果获取锁的请求处理时间过长，会影响后续请求的响应时间。

2. 热点数据永不过期策略

• 实现方式：对热点数据不设置过期时间，同时开启一个后台线程，定时去更新这些热点数据的缓存。或者在数据发生变化时主动更新缓存。
• 优点：避免了缓存过期瞬间的大量数据库请求，保证了系统的稳定性和高并发性能。
• 缺点：占用更多的缓存空间，因为热点数据长期占用缓存。而且如果后台更新线程出现问题或者数据更新不及时，可能导致缓存数据与数据库数据不一致的时间较长。

3. 二级缓存策略

• 实现方式：使用两层缓存，第一层缓存设置较短的过期时间，第二层缓存设置较长的过期时间。当第一层缓存失效时，先从第二层缓存获取数据返回给客户端，同时启动异步线程去更新第一层缓存（从数据库获取最新数据）。
• 优点：能在一定程度上减少数据库压力，即使第一层缓存失效，还有第二层缓存兜底，减少直接访问数据库的概率。异步更新第一层缓存也能避免阻塞请求。
• 缺点：增加了缓存的复杂度和维护成本，需要管理两层缓存。如果第二层缓存也失效，还是可能出现缓存击穿问题，只不过概率相对较低。