Java模拟并解决缓存穿透

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什么叫做缓存穿透

缓存穿透只会发生在高并发的时候，就是当有10000个并发进行查询数据的时候，我们一般都会先去redis里面查询进行数据，但是如果redis里面没有这个数据的时候，那么这10000个并发里面就会有很大一部分并发会一下子都去mysql数据库里面进行查询了

解决缓存穿透

首先我模拟一下缓存穿透

比如下面的代码

Pom.xml代码

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">

    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>com.example</groupId>

    <artifactId>springboot</artifactId>

    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>

    <packaging>jar</packaging>

    <name>springboot</name>

    <description>Demo project for Spring Boot</description>

    <parent>

        <groupId>org.springframework.boot</groupId>

        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>

        <version>2.1.1.RELEASE</version>

        <relativePath></relativePath> <!-- lookup parent from repository -->

    </parent>

    <properties>

        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>

        <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>

        <java.version>1.8</java.version>

    </properties>

    <dependencies>

        <dependency>

            <groupId>org.springframework.boot</groupId>

            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>

        </dependency>

        <dependency>

            <groupId>org.springframework.boot</groupId>

            <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>

        </dependency>

        <dependency>

            <groupId>org.springframework.boot</groupId>

            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>

            <scope>test</scope>

        </dependency>

        <dependency>

            <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>

            <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>

            <version>1.1.1</version>

        </dependency>

        <dependency>

            <groupId>mysql</groupId>

            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>

        </dependency>

    </dependencies>

    <build>

        <plugins>

            <plugin>

                <groupId>org.springframework.boot</groupId>

                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>

            </plugin>

        </plugins>

    </build>

</project>

Application.properties

server.port=8081

#DB Configuration:

spring.datasource.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver

spring.datasource.url=jdbc:mysql://47.91.248.236:3306/hello?useUnicode=true&characterEncoding=utf8

spring.datasource.username=root

spring.datasource.password=root

#spring集成Mybatis环境

#pojo别名扫描包

mybatis.type-aliases-package=com.itheima.domain

#加载Mybatis映射文件

mybatis.mapper-locations=classpath:mapper/*Mapper.xml

MyController代码，下面的蓝色代码是模仿10000个并发线程

/**

 * sinture.com Inc.

 * Copyright (c) 2016-2018 All Rights Reserved.

 */

package com.itheima.controller;

import com.itheima.mapper.UserMapper;

import com.itheima.domain.User;

import com.itheima.service.UserService;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;

import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;

import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.HashMap;

import java.util.List;

import java.util.Map;

/**

 * @author xinzhu

 * @version Id: MyController.java, v 0.1 2018年12月05日 下午6:29 xinzhu Exp $

 */

@RestController

public class MyController {

    @Autowired

    private UserService userService;

    @RequestMapping("/hello/{id}")

    @ResponseBody

    public User queryUser(@PathVariable Integer id){

       // 蓝色代码注释开始

       new Thread(){

            @Override

            public void run() {

                for (int x = 0; x < 10000; x++) {

                    userService.queryUser(id);

                }

            }

        }.start();

        // 蓝色代码注释结束

        return userService.queryUser(id);

    }

}

User类

/**

 * sinture.com Inc.

 * Copyright (c) 2016-2018 All Rights Reserved.

 */

package com.itheima.domain;

/**

 * @author xinzhu

 * @version Id: User.java, v 0.1 2018年12月06日 下午1:40 xinzhu Exp $

 */

public class User {

    // 主键

    private Integer id;

    // 用户名

    private String username;

    // 密码

    private String password;

    // 姓名

    private String name;

    public void setId(Integer id) {

        this.id = id;

    }

    @Override

    public String toString() {

        return "User{" +

                "id=" + id +

                ", username='" + username + '\'' +

                ", password='" + password + '\'' +

                ", name='" + name + '\'' +

                '}';

    }

    public Integer getId() {

        return id;

    }

    public String getUsername() {

        return username;

    }

    public void setUsername(String username) {

        this.username = username;

    }

    public String getPassword() {

        return password;

    }

    public void setPassword(String password) {

        this.password = password;

    }

    public String getName() {

        return name;

    }

    public void setName(String name) {

        this.name = name;

    }

}

UserService

package com.itheima.service;

import com.itheima.domain.User;

public interface UserService {

    public User queryUser(Integer id);

}

UserServiceImpl，下面的蓝色代码就是模仿redis，此时要注意下面的模拟redis的map集合必须放到下面的queryUser的外面，也就是说下面的userMap变量必须是成员变量，不然的话，因为redis是被多个线程共享的，如果你放到下面的queryUser()方法里面，那么就是多个线程有多个userMap集合，下面的代码就是如果查询到数据，那么就用redis里面的，如果查询不到就用数据库里面的

package com.itheima.service;

import com.itheima.domain.User;

import com.itheima.mapper.UserMapper;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.HashMap;

import java.util.Map;

@Service

public class UserServiceImpl implements UserService {

    @Autowired

    private UserMapper userMapper;

    // 蓝色代码注释开始

    static Map<Integer,User> userMap=new HashMap();

    static {

        User huancun_user =new User();

        huancun_user.setId(1);

        huancun_user.setName("zhangsan");

        huancun_user.setPassword("123");

        huancun_user.setName("张三");

        userMap.put(1,huancun_user);

    }

    // 蓝色代码注释结束

    public User queryUser(Integer id){

        User user=userMap.get(id);

        if(user==null){

            user= userMapper.queryUser(id);

            System.out.println("查询数据库");

            userMap.put(user.getId(),user);

        }else{

            System.out.println("查询缓存");

        }

        return user;

    };

}

SpringbootApplication代码

package com.itheima;

import org.springframework.boot.SpringApplication;

import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication

public class SpringbootApplication {

    public static void main(String[] args) {

        SpringApplication.run(SpringbootApplication.class, args);

    }

}

数据库里面的数据如下

-- ----------------------------

-- Table structure for `user`

-- ----------------------------

DROP TABLE IF EXISTS `user`;

CREATE TABLE `user` (

  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,

  `username` varchar(50) DEFAULT NULL,

  `password` varchar(50) DEFAULT NULL,

  `name` varchar(50) DEFAULT NULL,

  PRIMARY KEY (`id`)

) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=10 DEFAULT CHARSET=utf8;

-- ----------------------------

-- Records of user

-- ----------------------------

INSERT INTO `user` VALUES ('1', 'zhangsan', '123', '张三');

INSERT INTO `user` VALUES ('2', 'lisi', '123', '李四');

然后我们查询下面的链接，因为此时上面的模拟redis的map集合里面没有id值是2的数据，所以此时都是查询数据库，你想这一下子10000并发过去，数据库会有很大压力的，

然后打印结果如下，就是打印了很多查询数据库和查询缓存，此时也就说明10000个并发里面有很多去查询了数据库，这个是要避免的，至于为什么有查询缓存的打印，因为我们把查询的数据给放到模拟的redis里面了啊，所以刚开始的一大部分线程都是查询数据库，然后剩下的都是查询模拟的redis缓存里面的数据

查询数据库

查询数据库

查询数据库

查询数据库

查询数据库

查询数据库

查询数据库

查询数据库

查询数据库

查询数据库

查询数据库

查询数据库

查询数据库

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

然后我们使用双重检测锁来解决上面的缓存穿透

我们怎么解决缓存穿透呢，即使10000个并发过来，然后这10000个并发需要的数据在redis里面都没有，那么我们应该第一个线程查询数据里面的数据，然后把这个数据给放到redis里面，然后剩下的9999个线程都到redis里面查询，这样就解决了缓存穿透，所以我们可以把上面的代码变成下面这样

比如下面的代码

Pom.xml代码

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">

    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>com.example</groupId>

    <artifactId>springboot</artifactId>

    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>

    <packaging>jar</packaging>

    <name>springboot</name>

    <description>Demo project for Spring Boot</description>

    <parent>

        <groupId>org.springframework.boot</groupId>

        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>

        <version>2.1.1.RELEASE</version>

        <relativePath></relativePath> <!-- lookup parent from repository -->

    </parent>

    <properties>

        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>

        <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>

        <java.version>1.8</java.version>

    </properties>

    <dependencies>

        <dependency>

            <groupId>org.springframework.boot</groupId>

            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>

        </dependency>

        <dependency>

            <groupId>org.springframework.boot</groupId>

            <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>

        </dependency>

        <dependency>

            <groupId>org.springframework.boot</groupId>

            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>

            <scope>test</scope>

        </dependency>

        <dependency>

            <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>

            <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>

            <version>1.1.1</version>

        </dependency>

        <dependency>

            <groupId>mysql</groupId>

            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>

        </dependency>

    </dependencies>

    <build>

        <plugins>

            <plugin>

                <groupId>org.springframework.boot</groupId>

                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>

            </plugin>

        </plugins>

    </build>

</project>

Application.properties

server.port=8081

#DB Configuration:

spring.datasource.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver

spring.datasource.url=jdbc:mysql://47.91.248.236:3306/hello?useUnicode=true&characterEncoding=utf8

spring.datasource.username=root

spring.datasource.password=root

#spring集成Mybatis环境

#pojo别名扫描包

mybatis.type-aliases-package=com.itheima.domain

#加载Mybatis映射文件

mybatis.mapper-locations=classpath:mapper/*Mapper.xml

MyController代码，下面的蓝色代码是模仿10000个并发线程

/**

 * sinture.com Inc.

 * Copyright (c) 2016-2018 All Rights Reserved.

 */

package com.itheima.controller;

import com.itheima.mapper.UserMapper;

import com.itheima.domain.User;

import com.itheima.service.UserService;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;

import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;

import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.HashMap;

import java.util.List;

import java.util.Map;

/**

 * @author xinzhu

 * @version Id: MyController.java, v 0.1 2018年12月05日 下午6:29 xinzhu Exp $

 */

@RestController

public class MyController {

    @Autowired

    private UserService userService;

    @RequestMapping("/hello/{id}")

    @ResponseBody

    public User queryUser(@PathVariable Integer id){

       // 蓝色代码注释开始

       new Thread(){

            @Override

            public void run() {

                for (int x = 0; x < 10000; x++) {

                    userService.queryUser(id);

                }

            }

        }.start();

        // 蓝色代码注释结束

        return userService.queryUser(id);

    }

}

User类

/**

 * sinture.com Inc.

 * Copyright (c) 2016-2018 All Rights Reserved.

 */

package com.itheima.domain;

/**

 * @author xinzhu

 * @version Id: User.java, v 0.1 2018年12月06日 下午1:40 xinzhu Exp $

 */

public class User {

    // 主键

    private Integer id;

    // 用户名

    private String username;

    // 密码

    private String password;

    // 姓名

    private String name;

    public void setId(Integer id) {

        this.id = id;

    }

    @Override

    public String toString() {

        return "User{" +

                "id=" + id +

                ", username='" + username + '\'' +

                ", password='" + password + '\'' +

                ", name='" + name + '\'' +

                '}';

    }

    public Integer getId() {

        return id;

    }

    public String getUsername() {

        return username;

    }

    public void setUsername(String username) {

        this.username = username;

    }

    public String getPassword() {

        return password;

    }

    public void setPassword(String password) {

        this.password = password;

    }

    public String getName() {

        return name;

    }

    public void setName(String name) {

        this.name = name;

    }

}

UserService

package com.itheima.service;

import com.itheima.domain.User;

public interface UserService {

    public User queryUser(Integer id);

}

然后下面的红色代码就是解决上面的缓存穿透问题，使用锁来解决缓存穿透问题，而且叫做双重检测锁，为什么叫做双重检测锁呢，因为有两个if语句，第一个if语句就是为了减少走红色代码里面的同步代码块，因为如果换成里面存在想要的数据，那么就不需要走下面的红色代码里面的同步代码块了，所以有两个if语句，至于为什么要有下面的 user= userMap.get(id);，是因为第一次线程查询把数据放到模仿的redis缓存里面之后，剩下的线程当走到下面的同步代码块的时候，需要在查询一下缓存里面的数据就会发现刚刚第一个线程放到redis里面的数据了，所以才会有下面的红色代码里面的 user= userMap.get(id);

package com.itheima.service;

import com.itheima.domain.User;

import com.itheima.mapper.UserMapper;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.HashMap;

import java.util.Map;

@Service

public class UserServiceImpl implements UserService {

    @Autowired

    private UserMapper userMapper;

    // 蓝色代码注释开始

    static Map<Integer,User> userMap=new HashMap();

    static {

        User huancun_user =new User();

        huancun_user.setId(1);

        huancun_user.setName("zhangsan");

        huancun_user.setPassword("123");

        huancun_user.setName("张三");

        userMap.put(1,huancun_user);

    }

    // 蓝色代码注释结束

    public User queryUser(Integer id){

        User user=userMap.get(id);

        // 红色代码注释开始

        if(user==null){

            synchronized (this) {

                user= userMap.get(id);

                if (null == user) {

                    user= userMapper.queryUser(id);

                    System.out.println("查询数据库");

                    userMap.put(user.getId(),user);

                }else{

                    System.out.println("查询缓存");

                }

            }

        }else{

            System.out.println("查询缓存");

        }

        //红色代码注释结束

        return user;

    };

}

数据库里面的数据如下

-- ----------------------------

-- Table structure for `user`

-- ----------------------------

DROP TABLE IF EXISTS `user`;

CREATE TABLE `user` (

  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,

  `username` varchar(50) DEFAULT NULL,

  `password` varchar(50) DEFAULT NULL,

  `name` varchar(50) DEFAULT NULL,

  PRIMARY KEY (`id`)

) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=10 DEFAULT CHARSET=utf8;

-- ----------------------------

-- Records of user

-- ----------------------------

INSERT INTO `user` VALUES ('1', 'zhangsan', '123', '张三');

INSERT INTO `user` VALUES ('2', 'lisi', '123', '李四');

然后我们查询下面的链接，因为此时上面的模拟redis的map集合里面没有id值是2的数据，所以此时都是查询数据库，你想这一下子10000并发过去，数据库会有很大压力的，

然后打印结果如下，就是就只有第一个打印了查询数据库，然后剩下的都是查询缓存了，这就是解决缓存穿透

查询数据库

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

查询缓存

能看到这里的同学，就帮忙点个推荐吧，Thanks♪(･ω･)ﾉ

正文

什么叫做缓存穿透

解决缓存穿透

首先我模拟一下缓存穿透

然后我们使用双重检测锁来解决上面的缓存穿透

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