1. 请简述什么是缓存以及为什么需要使用缓存？
缓存是存储常用或临时数据的组件，用于提高数据访问速度。在Web应用中，缓存能够减少数据库访问次数，提高系统响应速度和吞吐量，从而提升用户体验和系统稳定性。
2. 列举一些常见的缓存中间件，并简述它们的特点
Redis：一个开源的、内存中的数据结构存储系统，可以用作数据库、缓存和消息中间件。支持多种数据类型，如字符串、哈希、列表、集合、有序集合等。具有高性能、丰富的功能集和可配置性。
Memcached：一个高性能的、分布式的内存对象缓存系统，用于动态Web应用以减轻数据库负载。其简单的设计使其易于部署和维护。
3. Redis和Memcached有哪些主要的区别？
数据类型：Redis支持多种数据类型，而Memcached仅支持字符串类型。
持久化：Redis支持将数据持久化到磁盘上，而Memcached仅将数据存储在内存中，重启后数据会丢失。
内存管理机制：Redis使用引用计数和内存淘汰策略来管理内存，而Memcached使用LRU（最近最少使用）算法来淘汰不常用的数据。
分布式支持：Redis支持分布式部署，通过分片（sharding）和复制（replication）来扩展性能和容量；而Memcached虽然也支持分布式，但通常需要通过第三方工具或客户端库来实现。
4. 如何设计Redis的缓存策略？
设置合理的过期时间：根据业务需求和数据特点，为缓存数据设置合适的过期时间，以避免数据长时间占用内存。
使用缓存淘汰策略：Redis提供了多种缓存淘汰策略，如volatile-lru（最近最少使用，针对设置了过期时间的数据）、allkeys-lru（最近最少使用，针对所有数据）等。根据业务场景选择合适的淘汰策略。
数据预热：在系统启动或低峰时段，预先加载热点数据到缓存中，提高用户访问时的响应速度。
缓存击穿与雪崩：通过布隆过滤器、缓存空值或设置过期时间等方式来避免缓存击穿问题；通过限流、降级和熔断等策略来应对缓存雪崩问题。
5. 在使用缓存中间件时，如何避免缓存穿透和缓存击穿？
缓存穿透：当查询一个不存在的数据时，缓存中不存在该数据，导致每次请求都会直接访问数据库。可以通过布隆过滤器来判断请求的数据是否存在于缓存中，若不存在则直接返回空值或错误信息，避免对数据库的无效访问。
缓存击穿：当某个热点数据过期时，大量请求同时访问该数据，导致缓存失效并直接访问数据库。可以通过设置缓存永不过期或使用互斥锁（如Redis的setnx命令）来确保只有一个线程去加载数据到缓存中，其他线程则等待数据加载完成后再从缓存中获取数据。
