摘要：在大型系统中，为了减少数据库压力通常会引入缓存机制，一旦引入缓存又很容易造成缓存和数据库数据不一致，导致用户看到的是旧数据。

　　在大型系统中，为了减少数据库压力通常会引入缓存机制，一旦引入缓存又很容易造成缓存和数据库数据不一致，导致用户看到的是旧数据。

　　为了减少数据不一致的情况，更新缓存和数据库的机制显得尤为重要，接下来带领大家踩踩坑。

　　Cache aside

　　Cache aside也就是旁路缓存，是比较常用的缓存策略。

　　(1)读请求常见流程

　　Cache aside 读请求

　　应用首先会判断缓存是否有该数据，缓存命中直接返回数据，缓存未命中即缓存穿透到数据库，从数据库查询数据然后回写到缓存中，最后返回数据给客户端。

　　(2)写请求常见流程

　　Cache aside 写请求

　　首先更新数据库，然后从缓存中删除该数据。

　　看了写请求的图之后，有些同学可能要问了：为什么要删除缓存，直接更新不就行了?这里涉及到几个坑，我们一步一步踩下去。

　　Cache aside踩坑

　　Cache aside策略如果用错就会遇到深坑，下面我们来逐个踩。

　　踩坑一：先更新数据库，再更新缓存

　　如果同时有两个写请求需要更新数据，每个写请求都先更新数据库再更新缓存，在并发场景可能会出现数据不一致的情况。

　　先更新数据库，再更新缓存

　　如上图的执行过程：

　　(1)写请求1更新数据库，将 age 字段更新为18;

　　(2)写请求2更新数据库，将 age 字段更新为20;

　　(3)写请求2更新缓存，缓存 age 设置为20;

　　(4)写请求1更新缓存，缓存 age 设置为18;

　　执行完预期结果是数据库 age 为20，缓存 age 为20，结果缓存 age为18，这就造成了缓存数据不是最新的，出现了脏数据。

　　踩坑二：先删缓存，再更新数据库

　　如果写请求的处理流程是先删缓存再更新数据库，在一个读请求和一个写请求并发场景下可能会出现数据不一致情况。

　　先删缓存，再更新数据库

　　如上图的执行过程：

　　(1)写请求删除缓存数据;

　　(2)读请求查询缓存未击中(Hit Miss)，紧接着查询数据库，将返回的数据回写到缓存中;

　　(3)写请求更新数据库。

　　整个流程下来发现数据库中age为20，缓存中age为18，缓存和数据库数据不一致，缓存出现了脏数据。

　　踩坑三：先更新数据库，再删除缓存

　　在实际的系统中针对写请求还是推荐先更新数据库再删除缓存，但是在理论上还是存在问题，以下面这个例子说明。

　　先更新数据库，再删除缓存

　　如上图的执行过程：

　　(1)读请求先查询缓存，缓存未击中，查询数据库返回数据;

　　(2)写请求更新数据库，删除缓存;

　　(3)读请求回写缓存;

　　整个流程操作下来发现数据库age为20，缓存age为18，即数据库与缓存不一致，导致应用程序从缓存中读到的数据都为旧数据。

　　但我们仔细想一下，上述问题发生的概率其实非常低，因为通常数据库更新操作比内存操作耗时多出几个数量级，上图中最后一步回写缓存(set age 18)速度非常快，通常会在更新数据库之前完成。

　　如果这种极端场景出现了怎么办?我们得想一个兜底的办法：缓存数据设置过期时间。通常在系统中是可以允许少量的数据短时间不一致的场景出现。

　　Read through

　　在 Cache Aside 更新模式中，应用代码需要维护两个数据源头：一个是缓存，一个是数据库。而在 Read-Through 策略下，应用程序无需管理缓存和数据库，只需要将数据库的同步委托给缓存提供程序 Cache Provider 即可。所有数据交互都是通过抽象缓存层完成的。

　　Read-Through流程

　　如上图，应用程序只需要与Cache Provider交互，不用关心是从缓存取还是数据库。

　　在进行大量读取时，Read-Through 可以减少数据源上的负载，也对缓存服务的故障具备一定的弹性。如果缓存服务挂了，则缓存提供程序仍然可以通过直接转到数据源来进行操作。

　　Read-Through 适用于多次请求相同数据的场景，这与 Cache-Aside 策略非常相似，但是二者还是存在一些差别，这里再次强调一下：

　　在 Cache-Aside 中，应用程序负责从数据源中获取数据并更新到缓存。

　　在 Read-Through 中，此逻辑通常是由独立的缓存提供程序(Cache Provider)支持。

　　Write through

　　Write-Through 策略下，当发生数据更新(Write)时，缓存提供程序 Cache Provider 负责更新底层数据源和缓存。

　　缓存与数据源保持一致，并且写入时始终通过抽象缓存层到达数据源。

　　Cache Provider类似一个代理的作用。

　　Write-Through流程

　　Write behind

　　Write behind在一些地方也被成为Write back， 简单理解就是：应用程序更新数据时只更新缓存， Cache Provider每隔一段时间将数据刷新到数据库中。说白了就是延迟写入。

　　Write behind流程

　　如上图，应用程序更新两个数据，Cache Provider 会立即写入缓存中，但是隔一段时间才会批量写入数据库中。

　　这种方式有优点也有缺点：

　　优点是数据写入速度非常快，适用于频繁写的场景。

　　缺点是缓存和数据库不是强一致性，对一致性要求高的系统慎用。

　　总结一下

　　学了这么多，相信大家对缓存更新的策略都已经有了清晰的认识。最后稍稍总结一下。

　　缓存更新的策略主要分为三种：

　　Cache aside

　　Read/Write through

　　Write behind

　　Cache aside 通常会先更新数据库，然后再删除缓存，为了兜底通常还会将数据设置缓存时间。

　　Read/Write through 一般是由一个 Cache Provider 对外提供读写操作，应用程序不用感知操作的是缓存还是数据库。

　　Write behind简单理解就是延迟写入，Cache Provider 每隔一段时间会批量输入数据库，优点是应用程序写入速度非常快。

　　好了，今天先到这里了，大家学会了吗?

　　(正文完)

　　责任编辑：张华