大家好，我是IT修真院武汉分院第14期的学员，一枚正直纯洁善良的JAVA程序员。今天给大家分享一下，修真院官网JAVA任务6的深度思考——为什么要使用memcache？memcache有什么作用？

什么是memcache

Memcached是一款开源、高性能、分布式内存对象缓存系统，可应用各种需要缓存的场景，其主要目的是通过降低对Database的访问来加速web应用程序。许多Web应用都将数据保存到RDBMS中，应用服务器从中读取数据并在浏览器中显示。但随着数据量的增大、访问的集中，就会出现DB的负担加重、数据库响应恶化、网站显示延迟等重大影响。

为什么使用memcache?

memcache一般的使用目的是，通过缓存数据库查询的结果，减少数据库访问次数，以提高动态Web应用的速度、提高可扩展性。它是一个基于内存的“键值对”存储，用于存储数据库调用、API调用或页面引用结果的直接数据，如字符串、对象等。

memcache客户端

Memcache是这个项目的名称，而memcached是它服务器端的主程序文件名，也就是一个是项目名称，一个是主程序文件名,Memcached Client是他的客户端连接程序

Memcached Client目前有3种：
Memcached Client for Java,
SpyMemcached,
XMemcached

这三种Client一直存在各种争议：
Memcached Client for Java 比SpyMemcached更稳定、更早、更广泛；
SpyMemcached 比 Memcached Client for Java更高效；
XMemcached 比 SpyMemcache并发效果更好。

memcached设计思想：

简单key/value存储：服务器不关心数据本身的意义及结构，只要是可序列化数据即可。存储项由“键、过期时间、可选的标志及数据”四个部分组成；
功能的实现一半依赖于客户端，一半基于服务器端：客户端负责发送存储项至服务器端、从服务端获取数据以及无法连接至服务器时采用相应的动作；服务端负责接收、存储数据，并负责数据项的超时过期；
O(1)的执行效率. O(1)的标准：恒定不变, o(1)特性使得10000个连接和1个连接的查询速度是一样的。 (memcached依赖于libevent实现从而实现O(1))
清理超期数据：默认情况下，Memcached是一个LRU缓存，同时，它按事先预订的时长清理超期数据；但事实上，memcached不会删除任何已缓存数据，只是在其过期之后不再为客户所见；而且，memcached也不会真正按期限清理缓存，而仅是当get命令到达时检查其时长；

memcached的安装与连接

安装:
安装服务: memcached -d install
开启服务: memcached -p 11211 -l 127.0.0.1 -m 64 -vv
连接memcached服务:
telnet 127.0.0.1 11211

memcached的协议与数据存取:

所谓协议，可以理解为对其操作（数据存取）的语法规则,存取数据的常用命令和参数如下：

set：将 value(数据值) 存储在指定的 key(键) 中。

如果set的key已经存在，该命令可以更新该key所对应的原来的数据，也就是实现更新的作用。
语法:
set key flags exptime bytes [noreply]
value key：记录的键值
flags：十进制的int，标识存储记录时的客户端标志，在记录取出时会返回。(java 客户端默认32)
exptim：在缓存中保存键值对的时间长度（以秒为单位，0 表示永远）
noreply（可选）：该参数告知服务器不需要返回数据
get：表示从memcached取出key对应的值

如果没有对应的值则返回结束标志END
语法:
get key
get test1 test2 一次查询多个
delete：用于删除已存在的 key(键)。

如果没有对应的值则返回结束NOT_FOUND
语法:
delete key [noreply]
所有命令统计:
- 存储类命令：set， add， replace， append， preprepend
- 统计类命令: stats， stats items， stats slabs， stats sizes
- 清理类命令: delete，fush_all

常见问题

缓存与数据库数据如何保持同步?

解决方案

遵守lazy load策略.

在Service层新增, 修改和删除操作时, 将更改的数据写入数据库, 并将操作的数据在缓存中标记为失效, 等待下次读取时再从数据库中加载到缓存中.

假设有如下场景:

高并发下, 一个线程时更新操作, 另一个时查询操作.更新操作在删除缓存后, 查询操作没有命中缓存, 先把老数据读出来后放到了缓存, 然后更新操作更新了数据库.于是在缓存中的数据还是老数据, 导致缓存中的数据是脏的.

编码实战

扩展思考

memcached的缓存穿透
memcached的使用场景

memcached的缓存穿透

缓存穿透是指查询一个一定不存在的数据，由于缓存是不命中时被动写的，并且出于容错考虑，如果从存储层查不到数据则不写入缓存，这将导致这个不存在的数据每次请求都要到存储层去查询，失去了缓存的意义。在流量大时，可能DB就挂掉了，要是有人利用不存在的key频繁攻击我们的应用，这就是漏洞

memcached的缓存穿透解决方法

对所有可能查询的参数以hash形式存储，在控制层先进行校验，不符合则丢弃。还有最常见的则是采用布隆过滤器，将所有可能存在的数据哈希到一个足够大的bitmap中，一个一定不存在的数据会被这个bitmap拦截掉，从而避免了对底层存储系统的查询压力。
也可以采用一个更为简单粗暴的方法，如果一个查询返回的数据为空（不管是数据不存在，还是系统故障），我们仍然把这个空结果进行缓存，但它的过期时间会很短，最长不超过五分钟。

memcached的使用场景

适用场景:

在动态系统中减少数据库负载，提升性能，做缓存，适合多读少写，大数据量的情况（如大量查询用户信息、好友信息、文章信息等）。它的一个总原则是将经常需要从数据库读取的数据缓存在memcached中，这些数据也分为几类：
- 经常被读取并且实时性要求不强可以等到自动过期的数据。例如网站首页最新文章列表、某某排行等数据。也就是虽然新数据产生了，但对用户体验不会产生任何影响的场景。这类数据就使用典型的缓存策略，设置一过合理的过期时间，当数据过期以后再从数据库中读取。当然你得制定一个缓存清除策略，便于编辑或者其它人员能马上看到效果。
- 经常被读取并且实时性要求强的数据。比如用户的好友列表，用户文章列表，用户阅读记录等。这类数据首先被载入到memcached中，当发生更改（添加、修改、删除）时就清除缓存。在缓存的时候，我将查询的SQL语句md5（）得到它的 hash值作为key,结果数组作为值写入memcached，并且将该SQL涉及的table_name以及hash值配对存入memcached中。当更改了这个表时，我就将与此表相配对的key的缓存全部删除。

不适用场景:

缓存对象的大小大于1MB；
key的长度大于250字符（可以把一些key先md5再存储）；
应用运行在不安全的环境中Memcached为提供任何安全策略，仅仅通过telnet就可以访问到memcached。如果应用运行在共享的系统上，需要着重考虑安全问题；
业务本身需要的是持久化数据。

参考文献

http://blog.51cto.com/xslwahaha/1627129

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