缓存穿透

一、定义

查询数据库中不存在的数据，请求会绕过缓存，每次都直接访问数据库。大量恶意或非法空请求会持续冲击数据库，严重时将数据库压垮。

示例：传入商品id=-1、随机非法ID等，数据库无对应数据，缓存也无法写入有效内容，每次请求都会直达MySQL。

二、产生原因

1. 恶意攻击：黑客使用不存在的ID发起大量请求。
2. 业务异常：前端或接口传递负数ID、乱码、格式错误等非法参数。

三、主流解决方案

1. 缓存空值（实现最简单）

数据库查询不到数据时，在Redis中存入空标记，并设置较短的过期时间。后续相同请求直接命中缓存，不再访问数据库。 优点：开发成本低，上手简单。 缺点：大量非法Key会占用Redis内存，同时存在短暂数据不一致风险。

2. 布隆过滤器（生产环境常用）

项目启动时，将所有合法数据ID提前存入布隆过滤器。请求到达后先经过过滤器校验：判定数据不存在则直接拦截，不再访问Redis与数据库。 优点：拦截效果好，内存占用低。 缺点：存在极小概率误判，原生布隆过滤器不支持删除数据。

3. 接口参数校验

在接口层提前做规则校验，拦截负数ID、长度异常、格式乱码等非法请求。

四、三大缓存问题区分记忆

• 缓存穿透：查询数据库不存在的数据，缓存、数据库均无有效数据。
• 缓存击穿：单个热点Key过期，海量并发同时冲击数据库。
• 缓存雪崩：大批量Key同时过期，整体流量集中落库。

五、面试高频问题解析

1. 问：什么是缓存穿透，如何产生？

   答： 缓存穿透是请求查询数据库中不存在的数据，缓存始终无法命中，所有请求都会直达数据库。主要由恶意请求、业务传递非法参数两类原因造成。

2. 问：解决缓存穿透常用方案有哪些，各自优缺点？

   答： 一是缓存空值，实现简单，但会占用额外内存；二是布隆过滤器，拦截效率高，适合生产环境，存在轻微误判且无法删除数据；三是接口参数校验，从入口拦截非法请求。

3. 问：缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩三者如何区分？

   答： 穿透是查询不存在的数据；击穿是单个热点Key过期；雪崩是大批量Key同时过期，三者成因、表现与应对方案均不相同。