如何解决缓存穿透？
# 回答话术
缓存穿透是指在缓存中查询一个一定不存在的数据，由于缓存不命中，导致请求直接访问数据库，这将导致大量的请求打到数据库上，可能会导致数据库压力过大。
通常情况下，缓存是为了提高数据访问速度，避免频繁查询数据库。但如果攻击者故意请求缓存中不存在的数据，就会导致缓存不命中，请求直接访问数据库。
缓存穿透一般有几种解决方案：
# 1. 空对象值缓存
当查询结果为空时，也将结果进行缓存，但是设置一个较短的过期时间。这样在接下来的一段时间内，如果再次请求相同的数据，就可以直接从缓存中获取，而不是再次访问数据库。
这种方式是比较简单的一种实现方案，可以很好解决缓存穿透问题，但是会存在一些弊端。那就是当短时间内存在大量恶意请求，缓存系统会存在大量的内存占用。如果要解决这种海量恶意请求带来的内存占用问题，需要搭配一套风控系统，对用户请求缓存不存在数据进行统计，进而封禁用户。整体设计就较为复杂，不推荐使用。
# 2. 使用锁
当请求发现缓存不存在时，可以使用锁机制来避免多个相同的请求同时访问数据库，只让一个请求去加载数据，其他请求等待。
这种方式可以解决数据库压力过大问题，如果会出现“误杀”现象，那就是如果缓存中不存在但是数据库存在这种情况，也会等待获取锁，用户等待时间过长，不推荐使用。
# 3. 布隆过滤器
布隆过滤器是一种数据结构，可以用于判断一个元素是否存在于一个集合中。它可以在很大程度上减轻缓存穿透问题，因为它可以快速判断一个数据是否可能存在于缓存中。
这种方式较为推荐，可以将所有存量数据全部放入布隆过滤器，然后如果缓存中不存在数据，紧接着判断布隆过滤器是否存在，如果存在访问数据库请求数据，如果不存在直接返回错误响应即可。
但是这种问题还是会有一些小概率问题，那就是如果使用一种小概率误判的缓存进行攻击，依然会对数据库造成比较大的压力。
# 4. 组合方案
上面的这些方案或多或少都会有些问题，应该用三者进行组合用来解决缓存穿透问题。如果说缓存不存在，那么就通过布隆过滤器进行初步筛选，然后判断是否存在缓存空值，如果存在直接返回失败。如果不存在缓存空值，使用锁机制避免多个相同请求同时访问数据库。最后，如果请求数据库为空，那么将为空的 Key 进行空对象值缓存。
如果说缓存不存在，那么就通过布隆过滤器进行初步筛选，然后判断是否存在缓存空值，如果存在直接返回失败。如果不存在缓存空值，使用锁机制避免多个相同请求同时访问数据库。最后，如果请求数据库为空，那么将为空的 Key 进行空对象值缓存。
请求布隆过滤器和缓存空值判断会向 Redis 发起两次网络 IO，如果想优化的话，可以使用管道或者 Lua 命令来提高性能。详情参考：✅ 如何提升Redis批量访问性能？ (opens new window)
# 问题详解
如果面试官紧接着问布隆过滤器误判、容量如何判断以及后续如何扩容问题，参考下述链接：