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Java模拟并解决缓存穿透问题

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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);
}

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

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

总结

以上所述是小编给大家介绍的Java模拟并解决缓存穿透问题,希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对网站的支持！
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