Redis 缓存问题的原因和解决方案：穿透，击穿，雪崩的实例分析
Redis 是一种高性能的内存数据库，常用作缓存层来提高系统的响应速度和承载能力。但是，如果缓存层设计不合理或者使用不当，也会带来一些问题，影响系统的稳定性和可靠性。本文将介绍 Redis 缓存中常见的三种问题：缓存穿透，缓存击穿，缓存雪崩，以及它们的原因，复现方法和解决方案。
缓存穿透
缓存穿透是指请求一个不存在或者无效的数据，导致缓存层无法命中，而直接访问数据库层。这样会增加数据库层的压力，甚至可能造成数据库层崩溃。例如，请求一个不存在的用户 ID 或者一个已经过期的商品 ID。
缓存穿透的复现
为了复现缓存穿透的问题，我们可以使用以下的代码：
连接 redis 数据库
模拟一个存在的用户 ID
模拟一个不存在的用户 ID
模拟一个后端服务接口，根据用户 ID 返回用户信息
模拟数据库查询延迟
模拟返回用户信息
模拟一个缓存层接口，先从缓存中获取用户信息，如果没有则从后端服务获取并写入缓存
从缓存中获取用户信息
如果缓存中没有用户信息
从后端服务获取用户信息
将用户信息写入缓存，并设置过期时间为 10 秒
返回用户信息
测试正常情况下从缓存层获取用户信息
测试异常情况下从缓存层获取用户信息（缓存穿透）
运行结果如下：
可以看到，当请求一个存在的用户 ID 时，第一次从缓存层获取用户信息需要花费约 1 秒的时间，这是因为缓存中没有该用户信息，需要从后端服务获取并写入缓存。第二次从缓存层获取用户信息时，就可以直接从缓存中获取，不需要再访问后端服务，所以时间成本会降低。
当请求一个不存在的用户 ID 时，每次从缓存层获取用户信息都需要花费约 1 秒的时间，这是因为缓存中永远不会有该用户信息，每次都需要从后端服务获取，但是后端服务返回的结果是 None，所以无法写入缓存。这样就造成了缓存穿透的问题，每次都要访问数据库层，而且没有任何缓存效果。