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Redis利用互斥锁解决缓存击穿问题

作者：xiongood

使用互斥锁可以有效防止缓存击穿的情况发生,它能够保证在缓存失效时,只有一个线程或者进程能够去加载数据,其余的请求都会等待这个加载过程完成,虽然这种方式会牺牲一部分性能,但它大大提高了系统的稳定性和可用性

引言

在高并发系统中，缓存是提升系统性能的重要组成部分。Redis作为一种高效的内存数据库，被广泛应用于各种缓存场景。然而，在实际应用中，缓存击穿问题常常困扰着开发者。缓存击穿指的是缓存中某个热点数据失效后，大量请求直接打到数据库，导致数据库压力骤增甚至崩溃。本文将探讨如何使用互斥锁来解决这个问题。

什么是缓存击穿？

缓存击穿是指在高并发情况下，某个热点数据在缓存中刚好失效，而此时大量的请求并发地访问数据库，导致数据库压力瞬间增大，可能会导致服务不可用。

解决方案

使用互斥锁

为了防止缓存击穿的发生，可以采用互斥锁的策略。当缓存中某个热点数据失效后，第一个请求尝试获取互斥锁，获取成功后，这个请求会去数据库中查询数据并更新缓存，其他请求在缓存未更新前会被阻塞，直到锁被释放。

实现原理

示例代码

Java + Jedis

这里我们使用Java语言配合Jedis客户端实现互斥锁。

安装依赖

确保你的项目中包含以下依赖：

Xml深色版本

<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>3.7.0</version>
</dependency>

代码示例

Java深色版本

import redis.clients.jedis.Jedis;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class CacheBustingMutex {

    private static final String REDIS_HOST = "localhost";
    private static final int REDIS_PORT = 6379;
    private static final String LOCK_KEY = "lock:cache-busting";

    public Object getDataFromCacheOrDB(String key) {
        Jedis jedis = new Jedis(REDIS_HOST, REDIS_PORT);
        try {
            // Step 1: Try to get data from cache
            String cachedData = jedis.get(key);
            if (cachedData != null) {
                return cachedData;
            }

            // Step 2: Try to acquire the lock
            if (!acquireLock(jedis)) {
                // Lock not acquired, sleep and retry
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);
                return getDataFromCacheOrDB(key); // Retry
            }

            try {
                // Step 3: Data not in cache, query DB
                String dbData = queryDatabase(key);

                // Step 4: Update cache
                jedis.setex(key, 300, dbData); // Set cache with TTL of 5 minutes

                return dbData;
            } finally {
                // Step 5: Release lock
                releaseLock(jedis);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
            throw new RuntimeException("Interrupted while sleeping", e);
        } finally {
            jedis.close();
        }
    }

    private boolean acquireLock(Jedis jedis) {
        // Use SETNX (SET if Not eXists) to acquire lock
        return "OK".equals(jedis.set(LOCK_KEY, "locked", "NX", "EX", 5));
    }

    private void releaseLock(Jedis jedis) {
        // Use Lua script to safely release the lock
        String luaScript = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
        Object result = jedis.eval（luaScript, Collections.singletonList(LOCK_KEY), Collections.singletonList("locked"));
        // Check if the lock was released
        if (!(Boolean) result) {
            System.out.println("Failed to release lock.");
        }
    }

    private String queryDatabase(String key) {
        // Simulate querying the database
        return "Data for " + key;
    }
}

总结

使用互斥锁可以有效防止缓存击穿的情况发生，它能够保证在缓存失效时，只有一个线程或者进程能够去加载数据，其余的请求都会等待这个加载过程完成。虽然这种方式会牺牲一部分性能，但它大大提高了系统的稳定性和可用性。

到此这篇关于Redis利用互斥锁解决缓存击穿问题的文章就介绍到这了,更多相关互斥锁解决redis缓存击穿内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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