前言：緩存的使用場景
設計一個緩存系統，不得不要考慮的問題就是：緩存穿透、緩存擊穿與失效時的雪崩效應。
1.緩存穿透
緩存穿透是指查詢一個一定不存在的數據，因為緩存中也無該數據的信息，則會直接去數據庫層進行查詢，從系統層面來看像是穿透了緩存層直接達到db，從而稱為緩存穿透，沒有了緩存層的保護，這種查詢一定不存在的數據對系統來說可能是一種危險，如果有人惡意用這種一定不存在的數據來頻繁請求系統（准確的說是攻擊系統），請求都會到達數據庫層導致db癱瘓從而引起系統故障。
解決方案
在緩存使用的場景中，緩存KEY值失效的風暴（單個KEY值失效，PUT時間較長，導致穿透緩存落到DB上，對DB造成壓力）。可以采用 布隆過濾器 、單獨設置個緩存區域存儲空值，對要查詢的key進行預先校驗 、緩存降級等方法。
緩存穿透業內的解決方案已經比較成熟，主要常用的有以下幾種：
- bloom filter：類似於哈希表的一種算法，用所有可能的查詢條件生成一個bitmap，在進行數據庫查詢之前會使用這個bitmap進行過濾，如果不在其中則直接過濾，從而減輕數據庫層面的壓力。guava中有實現BloomFilter算法。
- 空值緩存：一種比較簡單的解決辦法，在第一次查詢完不存在的數據后，將該key與對應的空值也放入緩存中，只不過設定為較短的失效時間，例如幾分鍾，這樣則可以應對短時間的大量的該key攻擊，設置為較短的失效時間是因為該值可能業務無關，存在意義不大，且該次的查詢也未必是攻擊者發起，無過久存儲的必要，故可以早點失效。
2.緩存雪崩
在普通的緩存系統中一般例如redis、memcache等中，我們會給緩存設置一個失效時間，但是如果所有的緩存的失效時間相同，那么在同一時間失效時，所有系統的請求都會發送到數據庫層，db可能無法承受如此大的壓力導致系統崩潰。
解決方案
加鎖排隊、 設置過期標志更新緩存 、 設置過期標志更新緩存 、二級緩存（引入一致性問題）、 預熱、 緩存與服務降級
- 線程互斥：只讓一個線程構建緩存，其他線程等待構建緩存的線程執行完，重新從緩存獲取數據才可以，每個時刻只有一個線程在執行請求，減輕了db的壓力，但缺點也很明顯，降低了系統的qps。
- 交錯失效時間：這種方法時間比較簡單粗暴，既然在同一時間失效會造成請求過多雪崩，那我們錯開不同的失效時間即可從一定長度上避免這種問題，在緩存進行失效時間設置的時候，從某個適當的值域中隨機一個時間作為失效時間即可。
3.緩存擊穿
緩存擊穿實際上是緩存雪崩的一個特例，緩存擊穿是指緩存中沒有但數據庫中有的數據（一般是緩存時間到期），這時由於並發用戶特別多，同時讀緩存沒讀到數據，又同時去數據庫去取數據，引起數據庫壓力瞬間增大，造成過大壓力。擊穿與雪崩的區別即在於擊穿是對於某一特定的熱點數據來說，而雪崩是全部數據。
解決方案
-雙重校驗（Dubbo Check）類似線程安全的懶漢單例模式實現，保證只會有一個線程去訪問數據庫
總結
針對業務系統，永遠都是具體情況具體分析，沒有最好，只有最合適。
最后，對於緩存系統常見的緩存滿了和數據丟失問題，需要根據具體業務分析，通常我們采用LRU策略處理溢出，Redis的RDB和AOF持久化策略來保證一定情況下的數據安全。
參考：
https://blog.csdn.net/sanyaoxu_2/article/details/79472465