缓存穿透、击穿和雪崩到底有什么区别

三者的本质区别只有一句话：缓存穿透是「查一个压根不存在的数据」，缓存击穿是「一个热点 key 恰好在高并发瞬间过期」，缓存雪崩是「大批 key 同时失效或缓存服务整体挂掉」。共同点是请求都穿过了缓存打到数据库，但触发条件、影响规模和应对手段完全不同，混用方案等于白做。

缓存穿透是什么？和击穿、雪崩差在哪

结论：穿透的根因是「数据不存在」，缓存里没有、数据库里也没有，所以每次请求都会穿过缓存直击数据库。

典型场景是恶意攻击：用 id=-1、随机 UUID 这类不存在的参数高频请求接口，缓存永远不命中。因为缓存的设计是「查到了才写回」，不存在的数据天然不会被缓存，攻击者用 1 个 key 就能持续压垮数据库。

识别方法很直接：看数据库的慢查询日志，如果大量 WHERE id = ? 返回 0 行，就是穿透。

三种机制的区别可以这样记：

缓存穿透怎么解决？

结论：核心思路是「让不存在的 key 也进缓存」，或「在缓存之前就把非法请求拦掉」。

第一招是缓存空值：查数据库返回 null 时，也往 Redis 写一个空标记，设置 60 秒左右的短过期时间（如 SET key "" EX 60）。这样同一个不存在的 id 在 60 秒内只会打一次数据库。注意过期时间不能设太长，否则数据后来真实写入时会出现脏读。

第二招是布隆过滤器：把所有可能存在的 key 预先哈希到位数组里，请求先过过滤器，判断「一定不存在」就直接返回。误判率 p 设为 0.01 时，每个元素大约需要 9.6 bit 空间（m/n = -ln p / (ln2)²）。它只会误判「存在」（假阳性），不会漏判真 key，代价是不支持删除元素，需要定期重建或用 Counting Bloom Filter。

第三招是入口校验：id <= 0、参数长度超限的直接在网关层拒绝，成本最低，但只能挡住规则明显的攻击。

缓存击穿怎么解决？

结论：击穿只发生在热点 key 上，解决手段是「让同一时刻只有一个线程回源查库」。

最常用的是互斥锁：回源前先 SET lock:key 1 NX EX 10，抢到锁的线程查数据库并回写缓存，其他线程等待 50-200ms 后重试，重试 3 次仍未命中就返回降级数据。线程数从 1000 降到 1，数据库压力直接消失。

第二种是逻辑过期：热点 key 在 Redis 里永不设 TTL，value 内部存一个 expireTime 字段。读到过期的逻辑时间戳时，异步起一个线程去更新缓存，当前请求直接返回旧数据。这样任何请求都不会阻塞，代价是短时间内会返回旧值。

第三种是预热：大促开始前用脚本把 Top 1000 热点数据的缓存提前写好，避开自然过期时间点。

缓存雪崩怎么解决？

结论：雪崩的应对是多层防护，单一手段挡不住。

过期时间打散是第一层：给基础 TTL 加上随机扰动，例如基础 30 分钟，实际写成 1800 + random(0, 600) 秒，避免同一批 key 在同一秒集体失效。

多级缓存是第二层：本地缓存（Caffeine、Guava Cache）扛住 80% 以上的读请求，Redis 作为第二级。本地缓存 TTL 可设 10 秒，即使 Redis 整体宕机，绝大部分请求也不会落到数据库。

高可用是第三层：Redis 走主从加哨兵，或直接用 Cluster 分片，单节点故障时 10 秒内完成故障转移。

兜底是第四层：数据库前加 Sentinel 或 Hystrix 做熔断限流，QPS 超过阈值直接返回兜底页，宁可部分用户降级，也不让数据库被压死。

一句话总结该用哪套方案

穿透靠「缓存空值 + 布隆过滤器」，击穿靠「互斥锁 + 逻辑过期」，雪崩靠「TTL 加随机 + 多级缓存 + 高可用 + 熔断」。三者可以叠用：线上系统同时开布隆过滤器挡穿透、对 Top 热点 key 加互斥锁防击穿、TTL 统一加 0-600 秒随机值防雪崩，这三步做完，缓存层对数据库的保护才算完整。