什么是缓存?

缓存(Cache),就是数据交换的缓冲区,俗称的缓存就是缓冲区内的数据,一般从数据库中获取,存储于本地代码(例如:

例1:Static final ConcurrentHashMap<K,V> map = new ConcurrentHashMap<>(); 本地用于高并发

例2:static final Cache<K,V> USER_CACHE = CacheBuilder.newBuilder().build(); 用于redis等缓存

例3:Static final Map<K,V> map =  new HashMap(); 本地缓存

由于其被Static修饰,所以随着类的加载而被加载到内存之中,作为本地缓存,由于其又被final修饰,所以其引用(例3:map)和对象(例3:new HashMap())之间的关系是固定的,不能改变,因此不用担心赋值(=)导致缓存失效;

为什么要使用缓存

缓存数据存储于代码中,而代码运行在内存中,内存的读写性能远高于磁盘,缓存可以大大降低用户访问并发量带来的服务器读写压力。

实际开发过程中,企业的数据量,少则几十万,多则几千万,这么大数据量,如果没有缓存来作为"避震器",系统是几乎撑不住的,所以企业会大量运用到缓存技术;
但是缓存也会增加代码复杂度和运营的成本:

如何使用缓存

实际开发中,会构筑多级缓存来使系统运行速度进一步提升,例如:本地缓存与redis中的缓存并发使用

浏览器缓存：主要是存在于浏览器端的缓存

应用层缓存：可以分为tomcat本地缓存，比如之前提到的map，或者是使用redis作为缓存

数据库缓存：在数据库中有一片空间是 buffer pool，增改查数据都会先加载到mysql的缓存中

CPU缓存：：当代计算机最大的问题是 cpu性能提升了，但内存读写速度没有跟上，所以为了适应当下的情况，增加了cpu的L1，L2，L3级的缓存

功能实现

缓存模型和思路

大体的思路是，把每次读取数据时，先从redis查询是否有数据，如果没有数据就从数据库中查询，然后把查询到的数据返回给前端，并且把数据写入redis。但是这个模型仍然存在一些问题，这些问题我们会在下面介绍。

代码实现

代码思路：如果缓存有，则直接返回，如果缓存不存在，则查询数据库，然后存入redis。

    @Override
    public Result queryById(Long id) [
    String key = "cache:shop:" + id;
    // 1.从redis查询商铺缓存
    String shopJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);
    // 2.判断是否存在
    if (StrUtil.isNotBlank(shopJson)) [
        // 3，存在，直接返回
        Shop shop = JSONUtil.toBean(shopJson,Shop.class);
        return Result.ok(shop);
    }
    // 4.不存在，根id查询数据库
    Shop shop = getById(id);
    // 5，不存在，返回错误
    if (shop == null) [
            return Result,fail("店铺不存在!");
            }
    // 6.存在，写Aredis
    stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(shop));
    // 7.返回
    return Result.ok(shop);
}

缓存更新策略

缓存更新是redis为了节约内存而设计出来的一个东西，主要是因为内存数据宝贵，当我们向redis插入太多数据，此时就可能会导致缓存中的数据过多，所以redis会对部分数据进行更新，或者把他叫为淘汰更合适。

内存淘汰：redis自动进行，当redis内存达到咱们设定的max-memery的时候，会自动触发淘汰机制，淘汰掉一些不重要的数据(可以自己设置策略方式)

超时剔除：当我们给redis设置了过期时间ttl之后，redis会将超时的数据进行删除，方便咱们继续使用缓存

主动更新：我们可以手动调用方法把缓存删掉，通常用于解决缓存和数据库不一致问题

数据库缓存不一致解决方案

由于我们的缓存的数据源来自于数据库,而数据库的数据是会发生变化的,因此,如果当数据库中数据发生变化,而缓存却没有同步,此时就会有一致性问题存在,其后果是：造成了数据不一致。

解决方案：

• Cache Aside Pattern 人工编码方式：缓存调用者在更新完数据库后再去更新缓存，也称之为双写方案
• Read/Write Through Pattern : 由系统本身完成，数据库与缓存的问题交由系统本身去处理
• Write Behind Caching Pattern ：调用者只操作缓存，其他线程去异步处理数据库，实现最终一致

操作缓存和数据库时有三个问题需要考虑：

如果采用第一个方案，那么假设我们每次操作数据库后，都操作缓存，但是中间如果没有人查询，那么这个更新动作实际上只有最后一次生效，中间的更新动作意义并不大，我们可以把缓存删除，等待再次查询时，将缓存中的数据加载出来

• 删除缓存还是更新缓存？

  • 更新缓存：每次更新数据库都更新缓存，无效写操作较多
  • 删除缓存：更新数据库时让缓存失效，查询时再更新缓存

• 如何保证缓存与数据库的操作的同时成功或失败？

  • 单体系统，将缓存与数据库操作放在一个事务
  • 分布式系统，利用TCC等分布式事务方案

应该具体操作缓存还是操作数据库，我们应当是先操作数据库，再删除缓存，原因在于，如果你选择第一种方案，在两个线程并发来访问时，假设线程1先来，他先把缓存删了，此时线程2过来，他查询缓存数据并不存在，此时他写入缓存，当他写入缓存后，线程1再执行更新动作时，实际上写入的就是旧的数据，新的数据被旧数据覆盖了。

代码实现

我们首先要在业务代码里添加redis逻辑缓存的过期时间。

    @Override
    public Result queryById(Long id) [
    String key = "cache:shop:" + id;
    // 1.从redis查询商铺缓存
    String shopJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);
    // 2.判断是否存在
    if (StrUtil.isNotBlank(shopJson)) [
        // 3，存在，直接返回
        Shop shop = JSONUtil.toBean(shopJson,Shop.class);
        return Result.ok(shop);
    }
    // 4.不存在，根id查询数据库
    Shop shop = getById(id);
    // 5，不存在，返回错误
    if (shop == null) [
            return Result,fail("店铺不存在!");
            }
    // 6.存在，写redis,添加过期时间
    stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(shop), timeout: 30L,TimeUnit.MINUTES);
    // 7.返回
    return Result.ok(shop);
}

插入代码修改，当我们修改了数据之后，然后把缓存中的数据进行删除，查询时发现缓存中没有数据，则会从mysql中加载最新的数据，从而避免数据库和缓存不一致的问题

  @Override
    public Result updateShop(Shop shop) {
        Long id = shop.getId();
        if(id==null){
            return Result.fail("店铺id不能为空");
        }
        updateById(shop);
        //添加的更新后删除的代码
        stringRedisTemplate.delete(CACHE_SHOP_KEY+id);
        return Result.ok();

    }