Redis-Redis多级缓存架构（实践）

本文介绍: 4.分布式读写锁的机制（读读共享，读写互斥，写写互斥）读写锁底层实现的是读写操作都是抢同一把锁，已控制拿锁的顺序。若是读读操作，则底层实现的是可重入锁机制。1.基于缓存，对热点数据进行刷新过期时间，以实现。2.前端有处理失效的情况，那么可考虑使用。如：前端缓存，本地缓存，redis缓存。1.当热点数据突然迸发时，容易出现。3.可对某些不重要的服务可进行做。3.使用分布式读写锁，可解决。“数据库与缓存双写不一致”“热点数据进行缓存重建”场景，则可通过前端进行。

1.基于缓存，对热点数据进行刷新过期时间，以实现“冷热数据分离”。

2.可以对“热点数据进行缓存重建”（双层获取）

3.使用分布式读写锁，可解决“数据库与缓存双写不一致”的场景

4.分布式读写锁的机制（读读共享，读写互斥，写写互斥）读写锁底层实现的是读写操作都是抢同一把锁，已控制拿锁的顺序。

若是读读操作，则底层实现的是可重入锁机制，在进行读读操作是，多个线程拿的都是同一把读锁，通过对信号量state进行+1，来计算重入的次数及释放锁的量。

若是写写，或写读场景，则其他未获取到锁的线程，则会处于等待阻塞状态。

@Service
public class ProductService {

    @Autowired
    private ProductDao productDao;

    @Autowired
    private RedisUtil redisUtil;

    @Autowired
    private Redisson redisson;

    public static final Integer PRODUCT_CACHE_TIMEOUT = 60 * 60 * 24;
    public static final String EMPTY_CACHE = "{}";
    public static final String LOCK_PRODUCT_HOT_CACHE_PREFIX = "lock:product:hot_cache:";
    public static final String LOCK_PRODUCT_UPDATE_PREFIX = "lock:product:update:";
    public static Map<String, Product> productMap = new ConcurrentHashMap<>();

    @Transactional
    public Product create(Product product) {
        Product productResult = productDao.create(product);
        redisUtil.set(RedisKeyPrefixConst.PRODUCT_CACHE + productResult.getId(), JSON.toJSONString(productResult),
                genProductCacheTimeout(), TimeUnit.SECONDS);
        return productResult;
    }

    @Transactional
    public Product update(Product product) {
        Product productResult = null;
        //RLock updateProductLock = redisson.getLock(LOCK_PRODUCT_UPDATE_PREFIX + product.getId());
        RReadWriteLock readWriteLock = redisson.getReadWriteLock(LOCK_PRODUCT_UPDATE_PREFIX + product.getId());
        //通过读写锁来控制并发（读写锁 共用了是同一把锁）
        RLock writeLock = readWriteLock.writeLock();
        writeLock.lock();
        //这种不传时间值，当在并发条件下，那些未获取到锁的线程，会在一直处于阻塞状态，等待持有锁的线程执行完毕，再去唤醒需要持有锁的线程
       // writeLock.lock(10,TimeUnit.SECONDS);
        // 这种传入时间值，当在并发条件下，那些未获取到锁的线程，会在在10s时间内阻塞等待，若超过10s还未获取到锁，那么那些需要获取到锁的线程会重新再次去请求获取锁对象
        try {
            productResult = productDao.update(product);
            redisUtil.set(RedisKeyPrefixConst.PRODUCT_CACHE + productResult.getId(), JSON.toJSONString(productResult),
                    genProductCacheTimeout(), TimeUnit.SECONDS); //更新缓存
            productMap.put(RedisKeyPrefixConst.PRODUCT_CACHE + productResult.getId(), product);
            //使用map去存储高热点数据（高热点数据比较少，则需要的内存较少，所以本地缓存可以使用），本地缓存可支持百万级别的并发，那么就服务就不会那么容易崩亏
        } finally {
            writeLock.unlock();
        }
        return productResult;
    }

    public Product get(Long productId) throws InterruptedException {
        Product product = null;
        String productCacheKey = RedisKeyPrefixConst.PRODUCT_CACHE + productId;
        //先从本地缓存中获取数据
        product = getProductFromCache(productCacheKey);
        if (product != null) {
            return product;
        }
        //DCL
        //若本地缓存中不存在，则通过分布式锁，进行加锁
        RLock hotCacheLock = redisson.getLock(LOCK_PRODUCT_HOT_CACHE_PREFIX + productId);
        //并发条件下，未获取到锁的线程，在此等待
        hotCacheLock.lock();
        //boolean result = hotCacheLock.tryLock(3, TimeUnit.SECONDS);
        try {
            //当加上分布式锁后再次中本地缓存中去获取数据，此为“热点缓存并发重建”
            //加分布式锁后，再次从本地缓存中去获取数据（考虑到，再加分布式锁过程中，有其他线程已经执行完查询的数据，并进行了缓存）
            product = getProductFromCache(productCacheKey);
            if (product != null) {
                return product;
            }
            //若缓存中未获取到数据，则通过redisson获取一把读写锁，来控制读写顺序（读写锁是共同抢同一把锁，具有互斥性，从而达到顺序执行）
            //同时分布式的读写锁，可以解决“数据库与缓存双写不一致”的问题
            //RLock updateProductLock = redisson.getLock(LOCK_PRODUCT_UPDATE_PREFIX + productId);
            RReadWriteLock readWriteLock = redisson.getReadWriteLock(LOCK_PRODUCT_UPDATE_PREFIX + productId);
            RLock rLock = readWriteLock.readLock();
            rLock.lock();
            try {
                product = productDao.get(productId);//读取数据库数据
                if (product != null) {
                    redisUtil.set(productCacheKey, JSON.toJSONString(product),
                            genProductCacheTimeout(), TimeUnit.SECONDS); //将取到的数据，进行redis缓存 和 本地缓存
                    productMap.put(productCacheKey, product);
                } else {
                    //若数据库中并没有该数据，则将缓存一个空对象，以防止恶意攻击
                    redisUtil.set(productCacheKey, EMPTY_CACHE, genEmptyCacheTimeout(), TimeUnit.SECONDS);
                }
            } finally {
                rLock.unlock();//释放读锁
            }
        } finally {
            hotCacheLock.unlock(); //释放分布式锁
        }
        return product;
    }


    private Integer genProductCacheTimeout() {
        return PRODUCT_CACHE_TIMEOUT + new Random().nextInt(5) * 60 * 60;
        //设置不同的缓存过期时间，防止所有的key在同一时刻失效，造成缓存击穿，从而使服务瘫痪
    }

    private Integer genEmptyCacheTimeout() {
        return 60 + new Random().nextInt(30);
        //对空对象也进行设置不同的过期时间
    }

    private Product getProductFromCache(String productCacheKey) {
        Product product = productMap.get(productCacheKey);//先从本地缓存中获取数据，以提高数据访问量和有效性
        if (product != null) {
            return product;
        }

        String productStr = redisUtil.get(productCacheKey);//若本地缓存不存在，则从reids缓存中获取，以减少磁盘IO
        if (!StringUtils.isEmpty(productStr)) {  //判断需要获取的对象是否为空，若为空，则再次判断是否为空对象，若是空对象，则进行缓存
            if (EMPTY_CACHE.equals(productStr)) { //对获取的对象进行判断，是否为空对象（空对象存在的意义是防止恶意攻击，黑客攻击等），若为空对象，则返回一个新建的对象
                redisUtil.expire(productCacheKey, genEmptyCacheTimeout(), TimeUnit.SECONDS);
                return new Product();
            }
            product = JSON.parseObject(productStr, Product.class);
            redisUtil.expire(productCacheKey, genProductCacheTimeout(), TimeUnit.SECONDS);
            //读延期，已实现“冷热数据分离”（原理是当前被访问的对象，每被查询一次，就刷新一次过期时间）

        }
        return product;
    }

}