【Java高阶面经：缓存篇】34、高并发下缓存穿透、击穿、雪崩怎么解决

一、缓存三大核心问题：穿透、击穿、雪崩的本质区别

（一）概念对比表

（二）核心差异图解

二、缓存穿透：拦截非法请求的防御体系

（一）空值缓存（Null Caching）

1. 核心原理

• 对数据库查询结果为null的Key，缓存短时间的空值（如NULL_OBJECT）
• 优势：简单高效，无需额外组件
• 风险：恶意攻击使用不同Key时浪费内存（Key空间爆炸）

2. 代码实现（Java）

public class NullCachingDemo {
   
    private static final Object NULL_OBJECT = new Object(); // 空值标记

    public Data getData(String key) {
   
        // 1. 先查缓存
        Object cacheValue = redisTemplate.opsForValue().get(key);
        if (cacheValue == NULL_OBJECT) {
   
            return null; // 缓存空值，直接返回
        }

        // 2. 缓存未命中，查数据库
        Data data = queryFromDB(key);
        if (data == null) {
   
            // 3. 缓存空值（TTL设为5分钟）
            redisTemplate.opsForValue().set(key, NULL_OBJECT, 5, TimeUnit.MINUTES);
            return null;
        }

        // 4. 缓存正常数据
        redisTemplate.opsForValue().set(key, data, 30, TimeUnit.MINUTES);
        return data;
    }

    private Data queryFromDB(String key) {
   
        // 模拟数据库查询
        return databaseRepository.findById(key).orElse(null);
    }
}

3. 优化策略

• TTL动态调整：根据攻击频率自动调整空值缓存时间（如攻击频繁时缩短至1分钟）
• 内存监控：定期清理过期空值，避免内存溢出

（二）布隆过滤器（Bloom Filter）

1. 核心原理

• 基于概率的数据结构，用多个哈希函数判断Key是否存在
• 优势：内存占用小（100万Key约占1MB），查询效率高（O(1)）
• 缺陷：存在假阳性（误判存在），但可通过参数调整降低概率

2. 技术选型