“緩存預熱” 是什么？

緩存預熱是一種優化策略，在系統啟動或者流量高峰來臨之前，將一些經常訪問的數據提前加載到緩存中。這樣做的好處是，當用戶實際請求這些數據時，能夠直接從緩存中獲取，避免了從數據庫等慢速數據源中查詢數據，從而提高系統的響應速度和吞吐量，減少數據庫的壓力。

緩存預熱通常發生在以下情況下：

1. 系統投入使用前：

   在系統正式投入使用之前，可以對一些初始化數據進行預熱，以避免系統上線初期因為大量數據未被緩存而導致的性能問題。

2. 數據訪問熱度周期性變化較高的情況下：

   對于有些數據，其訪問熱度可能會隨著時間變化而變化，可以在預計到達高峰期之前預熱這些數據，以確保在高峰期能夠直接從緩存中獲取，提高系統性能。

實際上，緩存預熱是一種以時間換空間的策略，通過預先將需要頻繁訪問的數據加載到緩存中，來減少后續訪問時因為緩存未命中而導致的性能損失。

例如，一個電商網站準備舉辦大型促銷活動，預計將有大量用戶訪問某一特定類別的商品頁面。為了避免在活動期間因為商品數據緩存未命中而導致系統性能下降，可以提前對這一類別的商品信息進行緩存預熱。即在活動開始之前，系統可以將這類商品的信息提前加載到緩存中，以確保在活動期間可以直接從緩存中獲取數據，提高系統的響應速度。

以下是一個基于 SpringBoot 與 Redis 的緩存預熱案例。

項目環境搭建

• 引入依賴：

  <dependency><groupId>org.apache.commons</groupId><artifactId>commons-pool2</artifactId>
  </dependency>
  <dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
  </dependency>
  <dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId>
  </dependency>
  <dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
  </dependency>
  

• 定義啟動類：

  package test;import org.springframework.boot.SpringApplication;
  import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@SpringBootApplication
  public class SpringBootApp {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(SpringBootApp.class, args);}}
  

• 定義配置：

  spring:redis:# Redis主機IPhost: localhost# Redis主機端口port: 6379# Redis主機密碼password:# 使用Redis的8號庫database: 8# 使用lettuce客戶端lettuce:# 連接池配置pool:# 最大連接數max-active: 8# 最大空閑連接max-idle: 8# 最小空閑連接min-idle: 0# 連接等待時間max-wait: 100
  

創建數據訪問層

模擬從數據庫中獲取用戶數據。

package test;import org.springframework.stereotype.Repository;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;@Repository
public class UserDao {/*** 模擬從數據庫中獲取所有用戶** @return 所有用戶*/public List<User> getAllUsers() {List<User> users = new ArrayList<>();users.add(new User(1L, "Alice"));users.add(new User(2L, "Bob"));users.add(new User(3L, "Charlie"));return users;}}

預熱數據到 Redis 中

實現 CommandLineRunner 接口，在 Spring Boot 應用啟動時執行緩存預熱操作。

package test;import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
import org.springframework.stereotype.Component;import java.util.List;@Component
@Slf4j
public class CachePreheater implements CommandLineRunner {@Autowiredprivate UserDao userDao;@Autowiredprivate UserCacheService userCacheService;@Overridepublic void run(String... args) {// 從數據庫獲取所有用戶數據List<User> users = userDao.getAllUsers();// 將用戶數據緩存到 Redis 中userCacheService.cacheUsers(users);log.info("Cache preheating completed.");}}

啟動 SpringBoot 應用，控制臺輸出如下結果：

以上結果說明，數據已經成功被預熱到緩存（Redis）中。

創建緩存服務類

負責將用戶數據緩存到 Redis 中，并從 Redis 中獲取用戶數據。

package test;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;import javax.annotation.Resource;
import java.util.List;@Service
public class UserCacheService {@Resourceprivate RedisTemplate<String, User> redisTemplate;public void cacheUsers(List<User> users) {for (User user : users) {redisTemplate.opsForValue().set("user:" + user.getId(), user);}}public User getUserFromCache(Long userId) {return redisTemplate.opsForValue().get("user:" + userId);}}

測試緩存預熱

創建一個控制器來測試緩存是否預熱成功。

package test;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;@RestController
public class UserController {@Autowiredprivate UserCacheService userCacheService;@GetMapping("/users/{userId}")public User getUser(@PathVariable Long userId) {return userCacheService.getUserFromCache(userId);}}

在瀏覽器中訪問 http://localhost:8080/users/1，得到的響應結果：

以上結果說明，成功從緩存中獲取到了預熱到的數據。