缓存穿透的根本原因是未命中缓存且数据库也无数据时,业务未缓存空值,导致相同无效key反复查库;典型表现为Redis命中率低、数据库慢查询激增,解决方案是缓存空字符串并设2~5分钟短过期,辅以前置参数校验和布隆过滤器。

缓存穿透:查不到的 key 为什么反复打数据库
根本原因是:Redis 里没这个 key,MySQL 里也没有,但业务逻辑没把“空结果”写进缓存,导致每次相同请求都走一遍“查缓存 → 查库 → 返回 null”的完整链路。
典型表现是监控里看到 Redis 命中率正常(因为压根没命中),但数据库慢查询突增,且日志里大量出现类似 SELECT * FROM user WHERE id = -1 或 id = 999999999 这种明显不存在的参数。
- 最简单有效的做法是缓存空值:
stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", 2, TimeUnit.MINUTES),用空字符串标记“该数据不存在”,并设短过期(2~5 分钟) - 别直接存
null,RedisTemplate对null的序列化行为不一致,容易导致后续get()返回null但无法区分是“缓存未命中”还是“缓存了空值” - 如果 key 构造有规律(比如全是数字 ID),可以加一层前置校验:用
Long.parseLong()拦掉负数、超长字符串等非法输入,从入口就过滤掉一部分穿透流量 - 注意内存成本:空值太多会挤占内存,高并发下建议配合布隆过滤器(
BloomFilter)做粗筛,但布隆过滤器要和数据库主键同步更新,维护成本略高
缓存击穿:热点 key 过期那一秒发生了什么
不是所有 key 过期都会引发击穿,只有那些 QPS 很高(比如 >1000)、且被大量并发请求同时访问的 key 才危险。一旦它在某一毫秒过期,所有请求瞬间落到数据库,连接池很容易被打满。
关键点在于:击穿是“单点 + 高并发 + 刚好过期”的组合问题,和穿透的“全量无效请求”完全不同。
- 别只依赖固定过期时间,对热点 key 使用“逻辑过期”:缓存 value 里额外存一个
expireTime字段,应用层自己判断是否过期,而不是靠 Redis 的EXPIRE指令 - 加互斥锁控制重建:当发现 key 逻辑过期时,用
SET key value NX EX 30尝试抢锁,抢到的线程去查库并回写缓存,没抢到的线程先Thread.sleep(20)再重试一次 - 避免锁粒度太粗:不要用全局锁(比如
lock:shop),而是按业务维度拆,比如lock:shop:123,否则会把不同商品的请求也串行化 -
StringRedisTemplate默认不支持原子性 SET+EX,必须用execute()调用原生命令,或升级到 Spring Data Redis 3.x 后使用opsForValue().set(key, value, timeout, timeUnit, RedisStringCommands.SetOption.UPSERT)
String 类型缓存的两个隐藏坑
很多人以为用了 StringRedisTemplate 就万事大吉,其实它在穿透和击穿场景下有几个容易被忽略的细节:
- 默认序列化器对空字符串和
null的处理不统一:用StringRedisSerializer存""没问题,但存null会抛SerializationException,所以空值必须显式用""或自定义标记对象 - key 命名不规范会导致误判:比如把
"user:" + id和"user:id:" + id混用,同一个业务数据可能被当成两个 key,空值缓存就失效了 - 过期时间单位容易写错:
set(key, value, 30, TimeUnit.SECONDS)和set(key, value, 30, TimeUnit.MINUTES)差 60 倍,空值缓存太久会浪费内存,太短又起不到防护作用 - 没有降级兜底:当 Redis 不可用时,整个缓存逻辑崩溃,应该加一层本地缓存(如
Caffeine)或开关配置,让服务能自动 fallback 到直连数据库
怎么验证你真解决了穿透和击穿
光看代码逻辑不够,得从监控和日志里确认效果:
- 查 Redis 的
INFO commandstats,重点关注cmdstat_get和cmdstat_set的调用量比,穿透缓解后,set次数应明显上升(因为空值也在写) - 在数据库慢查询日志里搜
WHERE id = ?后面跟的参数,如果大量重复出现同一非法 ID(如-1、0),说明空值缓存没生效 - 模拟击穿:用
jmeter对一个已存在的热点 key 发起 1000 并发请求,然后手动DEL它,观察数据库 QPS 是否出现尖峰;如果没有,说明逻辑过期或锁机制起了作用 - 别忘了清理残留:上线空值缓存后,老的未命中逻辑可能还在跑,要确保所有相关接口都走同一套缓存封装,否则部分请求仍会穿透











