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如何保证本地缓存和redis的一致性

news 来源：原创 2025/8/29 17:57:29

1. Cache Aside Pattern（旁路缓存模式）

核心思想：应用代码直接管理缓存与数据的同步，分为读写两个流程：

读取数据：
1. 先查本地缓存（如 Guava Cache）。
2. 若本地未命中，则查 Redis。
3. 若 Redis 也未命中，则从数据库加载数据，并回填到本地缓存和 Redis。
写入数据：
1. 直接更新数据库。
2. 删除本地缓存和 Redis 中的相关数据（避免旧数据残留）。

// 伪代码示例
public Data getData(String key) {// 1. 查本地缓存Data data = localCache.getIfPresent(key);if (data != null) return data;// 2. 查 Redisdata = redis.get(key);if (data != null) {// 回填本地缓存localCache.put(key, data);return data;}// 3. 从数据库加载data = db.load(key);if (data != null) {localCache.put(key, data);redis.set(key, data);}return data;
}public void updateData(String key, Data newData) {// 1. 更新数据库db.update(newData);// 2. 删除缓存（本地 + Redis）localCache.invalidate(key);redis.delete(key);
}

优点：实现简单，适用于读多写少的场景。
缺点：存在短暂不一致窗口（如写入后需等待缓存过期）。

2. 发布订阅模式（Pub/Sub）

适用场景：分布式系统中，多个应用实例需要同步缓存状态。
方案：

当数据更新时，发送消息到消息队列（如 Redis 的 Pub/Sub 或 Kafka）。
所有订阅该主题的应用实例监听到消息后，主动删除本地缓存和 Redis 中的旧数据。

// 发布消息示例（更新数据时）
public void updateData(String key, Data newData) {db.update(newData);// 删除 Redis 缓存redis.delete(key);// 发布失效事件redis.publish("cache-invalidation", key);
}// 订阅消息示例（各实例启动时订阅）
redis.subscribe("cache-invalidation", (channel, message) -> {localCache.invalidate(message); // 删除本地缓存
});

优点：解耦缓存失效逻辑，适合分布式系统。
缺点：消息可能丢失或延迟，需处理幂等性。

3. 过期时间策略

核心思想：为缓存设置合理的 TTL（Time-To-Live），依赖自动过期减少不一致时间窗口。
适用场景：对实时一致性要求不高，允许最终一致性的场景。
优化点：

通过随机 TTL 避免缓存雪崩。
结合主动失效（如更新时删除）缩短过期时间。

// 本地缓存设置 TTL
Cache<String, Data> cache = CacheBuilder.newBuilder().expireAfterWrite(5, TimeUnit.MINUTES) // 本地缓存 5 分钟过期.build();// Redis 设置 TTL
redis.setex(key, 300, data); // Redis 缓存 5 分钟过期

4. 双删策略（Double Delete）

适用场景：高并发写操作场景，减少缓存脏数据。
流程：

更新数据库前，先删除缓存。
更新数据库后，延迟一段时间再次删除缓存（防止并发读写导致的脏数据）。

public void updateData(String key, Data newData) {// 第一步：删除缓存localCache.invalidate(key);redis.delete(key);// 更新数据库db.update(newData);// 第二步：延迟删除（如通过异步线程）scheduleDelete(key, 1000); // 1 秒后再次删除
}

5. 读写锁（Read-Write Lock）

核心思想：通过锁机制保证读写操作的原子性。
方案：

写操作时加锁，阻止其他读写操作。
读操作时加读锁，允许多个并发读取。

// 使用 Redis 分布式锁（示例）
public void updateDataWithLock(String key, Data newData) {String lockKey = "lock:" + key;boolean locked = redis.setnx(lockKey, "locked", 10, TimeUnit.SECONDS);if (locked) {try {// 更新数据库db.update(newData);// 删除缓存localCache.invalidate(key);redis.delete(key);} finally {redis.del(lockKey);}} else {// 获取锁失败，重试或返回错误}
}

6. 本地缓存与 Redis 的协同设计

分层缓存：本地缓存作为一级缓存，Redis 作为二级缓存。
- 优先从本地缓存读取，未命中则查询 Redis。
- 更新时同步删除两级缓存。
热点数据管理：对热点数据设置更短的 TTL 或主动推送更新。

关键注意事项

最终一致性：多数场景下无需强一致，允许短暂延迟。
缓存穿透：对空值或无效 Key 也进行缓存（如设置短 TTL）。
缓存雪崩：设置随机 TTL，避免大量缓存同时失效。
监控与告警：通过统计信息（如 cache.stats()）监控命中率、延迟等指标。

总结方案选择

场景	推荐方案
单机应用，低并发	Cache Aside + TTL
分布式系统，多实例	Pub/Sub + Cache Aside
高并发写操作	双删策略 + 分布式锁
允许最终一致性	TTL 过期 + 异步更新

通过结合业务需求，灵活采用上述策略，可以有效降低本地缓存与 Redis 的不一致风险。

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