百万并发的终极杀招 "多级缓存"
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在上章节,讲解了项目中通过利用 双重判断 + 缓存空值 + 分布式锁 + 布隆过滤器 组合的方案来解决缓存击穿和穿透的问题。
但是当并发足够高的时候,Redis的性能也会支撑不了的,有的人可能会说 可以使用Redis的集群架构啊,这样不就能把数据分散到不同的节点上而从降低压力了吗
这种使用Redis集群的方案其实要分情况来考虑的
- 比如说100W个并发请求,查询100个优惠券,每1W个请求查询同一个优惠券,这种查询不同的优惠券,使用集群确实可以的
- 还是100W个并发请求,查询同一个优惠券,这100W个请求仍然会落到同一个Redis节点上,使用集群仍然解决不了
思考
但什么样的缓存比Redis的性能还要高?
大道至简,其实就是JVM的内存本地缓存,本地缓存的性能可是比Redis高出了几十倍不止,并且也不存在网络性能损耗,抗住百万并发是没什么问题的
但引入了本地缓存要思考的问题就很多了,比如 如何设计本地缓存?如何管理本地缓存、Redis缓存这种多层级的缓存、本地缓存要怎么考虑容量和过期时间来避免内存溢出的问题?
一、本地缓存的引入
所以这里我们要引用本地缓存来解决高并发的压力,原因有这几点:
- 使用JVM的内存作为本地缓存,其效率是Reids的几十倍以上
- 使用本地缓存不存在网络性能损耗
1.1 引入本地缓存要考虑的问题
- 如何设计本地缓存?
- 如何管理本地缓存、Redis缓存这种多层级的缓存?
- 本地缓存要怎么考虑容量和过期时间来避免内存溢出的问题?
- 缓存一致性要怎么解决?多实例情况怎么解决?
1.2 本地缓存 Caffeine
1.2.1 Caffeine 是什么
- Caffeine 是基于 Java 的高性能本地缓存库,采用哈希结构与基于访问频次的 Window TinyLFU 策略,命中率高、延迟低。
- 内建丰富策略:容量限制、基于时间/权重的过期、异步刷新、统计监控等,可通过流式 API 组合使用。
- 相比 Guava Cache,Caffeine 在并发性能、命中率和可配置性上全面升级,成为 JVM 场景的事实标准本地缓存实现。
1.2.2 Caffeine 的核心特性
- 高命中率策略:Window TinyLFU 同时考虑近期访问和历史访问权重,兼顾冷热数据。
- 多样化过期机制:支持固定 TTL、基于写入/访问/自定义逻辑的动态过期。
- 异步能力:与
CompletableFuture配合处理缓存穿透导致的 I/O 延迟。 - 线程安全:内部使用无锁算法和分段结构,提供高吞吐的并发访问。
- 可观测性:提供命中率、加载耗时等监控指标,方便调优。
1.2.3 官方地址:
GitHub - ben-manes/caffeine: A high performance caching library for Java
二、Caffeine 缓存的使用
而在本章节,要引入本地缓存 Caffeine,和 Redis 缓存共同组合成“多极缓存”的功能,在解决缓存击穿和缓存穿透的前提下,来进一步提高项目中的吞吐量。