缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩是高并发场景中常见的缓存问题，它们的核心区别在于触发原因和影响范围。以下是三者的详细对比和解决方案：

1. 缓存穿透（Cache Penetration）

定义：查询数据库中不存在的数据（如非法ID或无效参数），绕过缓存直接请求数据库。

原因：

• 恶意攻击（如构造大量无效请求）
• 业务逻辑漏洞（如未校验参数有效性）

影响：

• 数据库频繁响应无效查询，压力骤增
• 可能成为DDoS攻击的突破口

解决方案：

• 布隆过滤器（Bloom Filter）：预存合法Key的哈希值，拦截无效请求（存在极低误判率）
• 空值缓存：对查询结果为空的数据也缓存（key:null），设置较短过期时间（如3-5分钟）
• 参数预校验：业务层过滤非法参数（如非数字ID、越界范围）

2. 缓存击穿（Cache Breakdown）

定义：热点Key突然失效时，大量并发请求直接穿透到数据库。

原因：

• 热点Key过期（如明星绯闻、秒杀商品）
• 未对热点Key设置高可用策略

影响：

• 瞬时数据库压力过大，可能引发连锁故障

解决方案：

• 互斥锁（Mutex Lock）：使用分布式锁（如Redis的SETNX），仅允许一个线程重建缓存，其他线程等待
• 逻辑过期：缓存永不过期，后台异步更新缓存（如定时任务或消息队列触发更新）
• 热点Key探测：监控高频访问Key，自动延长过期时间或标记为永久有效

3. 缓存雪崩（Cache Avalanche）

定义：大量Key同时失效或Redis集群宕机，导致请求全部转向数据库。

原因：

• 缓存数据设置相同过期时间（如批量缓存初始化）
• Redis服务崩溃或网络分区

影响：

• 数据库负载激增，可能引发系统级联故障

解决方案：

• 随机过期时间：基础过期时间 + 随机值（如30min + random(0,300)s）
• 多级缓存架构：本地缓存（如Caffeine） + 分布式缓存（如Redis） + 数据库，逐层降级
• 服务熔断降级：使用Hystrix或Sentinel熔断数据库访问，返回兜底数据
• 集群高可用：Redis主从+哨兵模式，或Cluster模式实现故障自动转移

对比总结