知识管理——从缓存击穿谈起

最近对编程知识点进行管理，发现关键还是知识的关联，就是理清知识的关系，对知识点建立关联，从而搭建知识体系。

以高并发系统中常见的缓存击穿作为例子记录。

缓存击穿，指的是当请求落到缓存时，缓存失效，请求穿过缓存直接访问数据库。

解决缓存击穿的方法，关键在于缓存失效时缓存要如何更新，保证缓存是有效的。

解决方法有两个，关键点分别是锁和异步，目的都是为了保证并发下单线程的写操作：

一是使用互斥锁，使用锁写缓存。当缓存失效时，只允许一个线程从数据库加载数据，更新缓存，其他线程只能等待获取缓存；

二是设置缓存永不过期，或者异步线程不断更新缓存，设置失效时间。

方法一的关键是锁，当多个http请求读缓存时，只能有一个htttp对应的线程负责写缓存。从锁可以关联的知识点，双重检测锁、分布式锁。

方法二的关键是异步，多个http请求只负责读缓存，缓存的更新和请求无关，后台会有异步线程不断写缓存。从异步可以关联，异步消费模式、AQS。

此时知识点就会变成知识线，缓存击穿 —— 分布式锁 或 异步消费 。

下面就是具体的知识点。

双重检测锁，最常见单例模式，通过双重检测对象是否为空实现

private Object mux = new Object(); // 锁
 
private Object instance; // 单例对象
 
private void init() {
    if (instance == null) {
        synchronized (mux) {
            if (instance == null) {
                instance = new Object();
            }
        }
    }
}

分布式锁，一般使用redis或者zookeeper实现。

redis分布式锁，用set+exist/setnx和expire两命令实现，值为线程id或者是过期时间命令setnx + expire分开写的lua实现，setnx用set和exist组合代替

-- 加锁
local lockname = KEYS[1];
local threadId = ARGV[1];
local releaseTime = ARGV[2];
 
-- 首次请求
if(redis.call('exists', lockname) == 0) then
    redis.call('set', lockname, threadId);
    redis.call('expire', lockname, releaseTime);
    return 1;
end;
 
-- 重复请求（此处没记录持有锁的线程的重入次数，所以不支持可重入）
if(redis.call('exists', lockname) == 1) then
    redis.call('expire', lockname, releaseTime);
    return 0;
end;
 
return -1;
 
 
-- 解锁
local lockname = KEYS[1];
local threadId = ARGV[1];
 
-- lockname、threadId不存在
if (redis.call('hexists', lockname, threadId) == 0) then
    return 0;
end;
 
redis.call('del', key);
return 1;

set的扩展命令（set ex px nx）的java实现

// 加锁
public Boolean tryLock(String lockName, String threadId, long timeout, TimeUnit unit) {
    return redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockName, threadId, timeout, unit);
}
 
// 解锁，防止删错别人的锁，以uuid为value校验是否自己的锁
public void unlock(String lockName, String threadId) {
    if(threadId.equals(redisTemplate.opsForValue().get(lockName)){
        redisTemplate.opsForValue().del(lockName);    
    }
}

异步消费模式（使用AQS实现）

 
LinkedBlockingQueue