【Redis场景2】缓存更新策略(双写一致)

在业务初始阶段，流量很少的情况下，通过直接操作数据是可行的操作，但是随着业务量的增长，用户的访问量也随之增加，在该阶段自然需要使用一些手段(缓存)来减轻数据库的压力；所谓遇事不决，那就加一层。

在当前技术栈中，redis当属缓存的第一梯队了，但是随着缓存的引入，业务架构和问题也随之而来。

缓存好处：

降低后端负载
提高读写效率，降低响应时间

缓存成本：

数据一致性成本
代码维护成本
运维成本

场景选择

缓存更新策略

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)

宝塔redis配置图：

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

业务场景：

低一致性需求：使用内存淘汰机制。
高一致性需求：主动更新，并以超时剔除作为兜底方案

数据缓存不一致的解决方案

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(V)：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
先操作缓存还是先操作数据库？
- 先删除缓存，再操作数据库
- 先操作数据库，再删除缓存(V)

结论：先操作数据库，在操作缓存

第一种(淘汰)：

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。

第二种：也会出现一个时差的问题，但是需要满足以下条件

两个读写线程同时访问
缓存刚好失效(查询未命中)
在线程一写入缓存的时间内，线程二要完成数据库的更新和删除缓存
1. 缓存写入速度很快
2. 写数据库一般会先「加锁」，所以写数据库，通常是要比读数据库的时间更长的

以上择优原则先操作数据后删除缓存的

场景实现

该场景实现流程：以下分析结合部分代码(聚焦于redis的实现)；

完整后端代码可在Github中获取：https://github.com/xbhog/hm-dianping

开发流程：

【查询店铺缓存流程】

从redis中查询店铺信息
1. 命中缓存：返回店铺信息
2. 未命中：查询数据库(2)
查询数据库
结果为空：店铺信息不存在
设置店铺缓存

public Result queryById(Long id) {

    //从redis查询商铺信息

    String shopInfo = stringRedisTemplate.opsForValue().get(SHOP_CACHE_KEY + id);

    //命中缓存，返回店铺信息

    if(StrUtil.isNotBlank(shopInfo)){

        Shop shop = JSONUtil.toBean(shopInfo, Shop.class);

        return Result.ok(shop);

    }

    //未命中缓存

    Shop shop = getById(id);

    if(Objects.isNull(shop)){

        return Result.fail("店铺不存在");

    }

    //对象转字符串

    stringRedisTemplate.opsForValue().set(SHOP_CACHE_KEY+id,JSONUtil.toJsonStr(shop),30L, TimeUnit.MINUTES);

    return Result.ok(shop);

}

在设置店铺缓存的时候，设置了失效时间(保证缓存的利用率)---满足高一致性需求：主动更新，并以超时剔除作为兜底方案；

然后在后台修改店铺信息的时候，先修改数据库，然后删除缓存；

@Override

@Transactional

public Result updateShopById(Shop shop) {

    Long id = shop.getId();

    if(ObjectUtil.isNull(id)){

        return Result.fail("====>店铺ID不能为空");

    }

    log.info("====》开始更新数据库");

    //更新数据库

    updateById(shop);

    stringRedisTemplate.delete(SHOP_CACHE_KEY + id);

    return Result.ok();

}

这里有一个点，在方法上设置事务，当数据库更新成功，删除缓存(相当于更新缓存)；因为这里删除缓存后，下次访问店铺信息的时候，查询数据库会重新建立缓存。

场景问题

虽然上述删除缓存的不管在前还是后面流程异常，都不会影响缓存的使用。但是不是双方一致，而是有所取舍(舍的缓存)；

保证数据库和缓存都一致的方式：

重试：****无论是先操作缓存，还是先操作数据库，但凡后者执行失败了，我们就可以发起重试，尽可能地去做「补偿」。

同步重试(不可取)

立即重试很大概率还会失败
重试次数取值
重试会占用当前这个线程资源，阻塞操作。

异步重试(MQ)
canal

异步重试：RocketMQ

完整后端代码可在Github中获取：https://github.com/xbhog/hm-dianping

RocketMQ集群的搭建和使用：https://www.cnblogs.com/xbhog/p/17003037.html

在上面店铺信息修改的时候，我们更新了数据库后删除redis缓存，为了避免第二步的执行失败，我们将redis的操作放到消息队列中，由消费者来操作缓存。

引用：

缓存和数据库一致性问题，看这篇就够了

消息队列保证可靠性：写到队列中的消息，成功消费之前不会丢失（重启项目也不担心）
消息队列保证消息成功投递：下游从队列拉取消息，成功消费后才会删除消息，否则还会继续投递消息给消费者（符合我们重试的场景）

至于写队列失败和消息队列的维护成本问题：

写队列失败：操作缓存和写消息队列，「同时失败」的概率其实是很小的
维护成本：我们项目中一般都会用到消息队列，维护成本并没有新增很多

代码实现：

配置pom.xml和application.yaml

<rocketmq-spring-boot-starter-version>2.0.3</rocketmq-spring-boot-starter-version>

<dependency>

    <groupId>org.apache.rocketmq</groupId>

    <artifactId>rocketmq-client</artifactId>

    <version>4.9.3</version>

</dependency>

<dependency>

    <groupId>org.apache.rocketmq</groupId>

    <artifactId>rocketmq-spring-boot-starter</artifactId>

    <version>${rocketmq-spring-boot-starter-version}</version>

</dependency>

rocketmq:

  name-server: xxx.xxx.xxx.174:9876;xxx.xxx.xxx.246:9876

  producer:

    group: shopDataGroup

在更新店铺的操作中引入MQ，异步发送信息：

@Override

@Transactional

public Result updateShopById(Shop shop) {

    Long id = shop.getId();

    if(ObjectUtil.isNull(id)){

        return Result.fail("====>店铺ID不能为空");

    }

    log.info("====》开始更新数据库");

    //更新数据库

    updateById(shop);

    String shopRedisKey = SHOP_CACHE_KEY + id;

    Message message = new Message(TOPIC_SHOP,"shopRe",shopRedisKey.getBytes());

    //异步发送MQ

    try {

        rocketMQTemplate.getProducer().send(message);

    } catch (Exception e) {

        log.info("=========>发送异步消息失败：{}",e.getMessage());

    }

    //stringRedisTemplate.delete(SHOP_CACHE_KEY + id);

    //int i = 1/0;  验证异常流程后，

    return Result.ok();

}

设置消费者监听器：

package com.hmdp.mq;

/**

 * @author xbhog

 * @describe:

 * @date 2022/12/21

 */

@Slf4j

@Component

@RocketMQMessageListener(topic = TOPIC_SHOP,consumerGroup = "shopRe",

        messageModel = MessageModel.CLUSTERING)

public class RocketMqNessageListener  implements RocketMQListener<MessageExt> {

    @Resource

    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @SneakyThrows

    @Override

    public void onMessage(MessageExt message) {

        log.info("========>异步消费开始");

        String body = null;

        body = new String(message.getBody(), "UTF-8");

        stringRedisTemplate.delete(body);

        int reconsumeTimes = message.getReconsumeTimes();

        log.info("======>重试次数{}",reconsumeTimes);

        if(reconsumeTimes > 3){

            log.info("消费失败：{}",body);

            return;

        }

        throw new RuntimeException("模拟异常抛出");

    }

}

查看重试结果：

 ====》开始更新数据库

36:29.174 DEBUG 69636 --- [nio-8081-exec-2] com.hmdp.mapper.ShopMapper.updateById    : ==>  Preparing: UPDATE tb_shop SET name=?, type_id=?, area=?, address=?, avg_price=?, sold=?, comments=?, score=?, open_hours=? WHERE id=?

36:29.192 DEBUG 69636 --- [nio-8081-exec-2] com.hmdp.mapper.ShopMapper.updateById    : ==> Parameters: 102茶餐厅(String), 1(Long), 大关(String), 金华路锦昌文华苑29号(String), 80(Long), 4215(Integer), 3035(Integer), 37(Integer), 10:00-22:00(String), 1(Long)

36:29.301 DEBUG 69636 --- [nio-8081-exec-2] com.hmdp.mapper.ShopMapper.updateById    : <==    Updates: 1

36:29.744  INFO 69636 --- [Thread_shopRe_1] com.hmdp.mq.RocketMqNessageListener      : ========>异步消费开始

36:30.011  INFO 69636 --- [Thread_shopRe_1] com.hmdp.mq.RocketMqNessageListener      : ======>重试次数0

36:30.014  WARN 69636 --- [Thread_shopRe_1] a.r.s.s.DefaultRocketMQListenerContainer : consume message failed. messageExt:.......

java.lang.RuntimeException: 模拟异常抛出

	.......

36:42.636  INFO 69636 --- [Thread_shopRe_2] com.hmdp.mq.RocketMqNessageListener      : ========>异步消费开始

36:42.689  INFO 69636 --- [Thread_shopRe_2] com.hmdp.mq.RocketMqNessageListener      : ======>重试次数1

36:42.689  WARN 69636 --- [Thread_shopRe_2] a.r.s.s.DefaultRocketMQListenerContainer : consume message failed. messageExt:.......

java.lang.RuntimeException: 模拟异常抛出

	.......

37:12.764  INFO 69636 --- [Thread_shopRe_3] com.hmdp.mq.RocketMqNessageListener      : ========>异步消费开始

37:12.820  INFO 69636 --- [Thread_shopRe_3] com.hmdp.mq.RocketMqNessageListener      : ======>重试次数2

37:12.821  WARN 69636 --- [Thread_shopRe_3] a.r.s.s.DefaultRocketMQListenerContainer : consume message failed. messageExt:MessageExt .......

java.lang.RuntimeException: 模拟异常抛出

	.......

38:12.896  INFO 69636 --- [Thread_shopRe_4] com.hmdp.mq.RocketMqNessageListener      : ========>异步消费开始

38:12.960  INFO 69636 --- [Thread_shopRe_4] com.hmdp.mq.RocketMqNessageListener      : ======>重试次数3

38:12.960  WARN 69636 --- [Thread_shopRe_4] a.r.s.s.DefaultRocketMQListenerContainer : consume message failed. messageExt:MessageExt .......

java.lang.RuntimeException: 模拟异常抛出

	.......

40:13.045  INFO 69636 --- [Thread_shopRe_5] com.hmdp.mq.RocketMqNessageListener      : ========>异步消费开始

40:13.110  INFO 69636 --- [Thread_shopRe_5] com.hmdp.mq.RocketMqNessageListener      : ======>重试次数4

40:13.110  INFO 69636 --- [Thread_shopRe_5] com.hmdp.mq.RocketMqNessageListener      : 消费失败：cache:shop:1