试题四（25分）：

阅读以下关于数据库缓存的叙述，在答题纸上回答问题1至问题3

【说明】

某大型电商平台建立了一个在线 B2B 商店系统，并在全国多地建设了货物仓储中心，通过提前备货的方式来提高货物的运送效率。但是在运营过程中，发现会出现很多跨仓储中心调货从而延误货物运送的情况。为此，该企业计划新建立一个全国仓储货物管理系统，在实现仓储中心常规管理功能之外，通过对在线 B2B商店系统中订单信息进行及时的分析和挖掘，并通过大数据分析预测各地仓储中心中各类货物的配置数量，从而提高运送效率，降低成本。

当用户通过在线 B2B商店系统选购货物时，全国仓储货物管理系统会通过该用户所在地址、商品类别以及仓储中心的货物信息和地址，实时为用户订单反馈货物起运地(某仓储中心)并预测送达时间。反馈送达时间的响应时间应小于1秒。

为满足反馈送达时间功能的性能要求，设计团队建议在全国仓储货物管理系统中采用数据缓存集群的方式，将仓储中心基本信息、商品类别以及库存数量放置在内存的缓存中，而仓储中心的其它商品信息则存储在数据库系统。

布隆过滤器的原理是当一个元素被加入集合时，通过K个散列函数将这个元素映射成一个位数组中的K个点，把它们置为1。检索时，只要看看这些点是不是都是1就大概知道集合中有没有它了；如果这些点有任何一个0，则被检元素一定不在；如果都是 1，则被检元素很可能在。

优点：

1. 增加和查询元素的时间复杂度为：O(K), (K为哈希函数的个数，一般比较小)，与数据量大小无关

2. 哈希函数相互之间没有关系，方便硬件并行运算

3. 布隆过滤器不需要存储元素本身，在某些对保密要求比较严格的场合有很大优势

4. 在能够承受一定的误判时，布隆过滤器比其他数据结构有这很大的空间优势

5. 数据量很大时，布隆过滤器可以表示全集，其他数据结构不能

6. 使用同一组散列函数的布隆过滤器可以进行交、并、差运算

缺点：

1. 有误判率

2. 不能获取元素本身

3. 一般情况下不能从布隆过滤器中删除元素

4. 如果采用计数方式删除，可能会存在计数回绕问题

布隆过滤器是一种概率型数据结构，主要用于判断某个元素是否是集合的成员。其核心思想是利用哈希函数将元素映射到位数组的某些点上，并通过检查这些点的状态来判断元素是否在集合中。对于全国仓储货物管理系统遭遇的缓存击穿问题，布隆过滤器可以通过过滤非法请求来减轻缓存压力。其优点在于空间效率极高，查询和增加元素的时间复杂度与数据量大小无关，并且可以进行集合运算。但是，布隆过滤器也存在一些缺点，如存在误判率，不能获取元素本身，以及删除元素可能存在的问题。因此，在使用布隆过滤器时需要根据具体场景进行权衡和选择。