基于（Redis | Memcache）实现分布式互斥锁

设计一个缓存系统，不得不要考虑的问题就是：缓存穿透、缓存击穿与失效时的雪崩效应。

缓存击穿

缓存穿透是指查询一个一定不存在的数据，由于缓存是不命中时被动写的，并且出于容错考虑，如果从存储层查不到数据则不写入缓存，这将导致这个不存在的数据每次请求都要到存储层去查询，失去了缓存的意义。在流量大时，可能DB就挂掉了，要是有人利用不存在的key频繁攻击我们的应用，这就是漏洞。

解决方案

有很多种方法可以有效地解决缓存穿透问题，最常见的则是采用布隆过滤器，将所有可能存在的数据哈希到一个足够大的bitmap中，一个一定不存在的数据会被这个bitmap拦截掉，从而避免了对底层存储系统的查询压力。另外也有一个更为简单粗暴的方法（我们采用的就是这种），如果一个查询返回的数据为空（不管是数据不存在，还是系统故障），我们仍然把这个空结果进行缓存，但它的过期时间会很短，最长不超过五分钟。

缓存雪崩

缓存雪崩是指在我们设置缓存时采用了相同的过期时间，导致缓存在某一时刻同时失效，请求全部转发到DB，DB瞬时压力过重雪崩。

解决方案

缓存失效时的雪崩效应对底层系统的冲击非常可怕。大多数系统设计者考虑用加锁或者队列的方式保证缓存的单线程（进程）写，从而避免失效时大量的并发请求落到底层存储系统上。这里分享一个简单方案就时讲缓存失效时间分散开，比如我们可以在原有的失效时间基础上增加一个随机值，比如1-5分钟随机，这样每一个缓存的过期时间的重复率就会降低，就很难引发集体失效的事件。

使用互斥锁(mutex key)

业界比较常用的做法，是使用mutex。简单地来说，就是在缓存失效的时候（判断拿出来的值为空），不是立即去load db，而是先使用缓存工具的某些带成功操作返回值的操作（比如Redis的SETNX或者Memcache的ADD）去set一个mutex key，当操作返回成功时，再进行load db的操作并回设缓存；否则，就重试整个get缓存的方法。

SETNX，是「SET if Not eXists」的缩写，也就是只有不存在的时候才设置，可以利用它来实现锁的效果。在redis2.6.1之前版本未实现setnx的过期时间，所以这里给出两种版本代码参考：

public String get(String key) {

   String value = redis.get(key);

   if (value  == null) {

    if (redis.setnx(key_mutex, "")) {

        // 3 min timeout to avoid mutex holder crash

        redis.expire(key_mutex,  * )

        value = db.get(key);

        redis.set(key, value);

        redis.delete(key_mutex);

    } else {

        //其他线程休息50毫秒后重试

        Thread.sleep();

        get(key);

    }

  }

}

优化后的互斥锁逻辑

public String get(key) {

      String value = redis.get(key);

      if (value == null) { //代表缓存值过期

          //设置3min的超时，防止del操作失败的时候，下次缓存过期一直不能load db

		  if (redis.setnx(key_mutex, 1, 3 * 60) == 1) {  //代表设置成功

               value = db.get(key);

                      redis.set(key, value, expire_secs);

                      redis.del(key_mutex);

              } else {  //这个时候代表同时候的其他线程已经load db并回设到缓存了，这时候重试获取缓存值即可

                      sleep(50);

                      get(key);  //重试

              }

          } else {

              return value;

          }

 }

　　下面是基于Memcache的add方法实现的分布式互斥锁

if (memcache.get(key) == null) {

    // 3 min timeout to avoid mutex holder crash

    if (memcache.add(key_mutex, 3 * 60 * 1000) == true) {

        value = db.get(key);

        memcache.set(key, value);

        memcache.delete(key_mutex);

    } else {

        sleep(50);

        retry();

    }

}

　参考链接：https://blog.csdn.net/zeb_perfect/article/details/54135506