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“缓存预热” 是什么？

缓存预热是一种优化策略，在系统启动或者流量高峰来临之前，将一些经常访问的数据提前加载到缓存中。这样做的好处是，当用户实际请求这些数据时，能够直接从缓存中获取，避免了从数据库等慢速数据源中查询数据，从而提高系统的响应速度和吞吐量，减少数据库的压力。

缓存预热通常发生在以下情况下：

1. 系统投入使用前：

   在系统正式投入使用之前，可以对一些初始化数据进行预热，以避免系统上线初期因为大量数据未被缓存而导致的性能问题。

2. 数据访问热度周期性变化较高的情况下：

   对于有些数据，其访问热度可能会随着时间变化而变化，可以在预计到达高峰期之前预热这些数据，以确保在高峰期能够直接从缓存中获取，提高系统性能。

实际上，缓存预热是一种以时间换空间的策略，通过预先将需要频繁访问的数据加载到缓存中，来减少后续访问时因为缓存未命中而导致的性能损失。

例如，一个电商网站准备举办大型促销活动，预计将有大量用户访问某一特定类别的商品页面。为了避免在活动期间因为商品数据缓存未命中而导致系统性能下降，可以提前对这一类别的商品信息进行缓存预热。即在活动开始之前，系统可以将这类商品的信息提前加载到缓存中，以确保在活动期间可以直接从缓存中获取数据，提高系统的响应速度。

以下是一个基于 SpringBoot 与 Redis 的缓存预热案例。

项目环境搭建

• 引入依赖：

  <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>
  

• 定义启动类：

  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);}}
  

• 定义配置：

  spring:redis:# Redis主机IPhost: localhost# Redis主机端口port: 6379# Redis主机密码password:# 使用Redis的8号库database: 8# 使用lettuce客户端lettuce:# 连接池配置pool:# 最大连接数max-active: 8# 最大空闲连接max-idle: 8# 最小空闲连接min-idle: 0# 连接等待时间max-wait: 100
  

创建数据访问层

模拟从数据库中获取用户数据。

package test;import org.springframework.stereotype.Repository;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;@Repository
public class UserDao {/*** 模拟从数据库中获取所有用户** @return 所有用户*/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;}}

预热数据到 Redis 中

实现 CommandLineRunner 接口，在 Spring Boot 应用启动时执行缓存预热操作。

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) {// 从数据库获取所有用户数据List<User> users = userDao.getAllUsers();// 将用户数据缓存到 Redis 中userCacheService.cacheUsers(users);log.info("Cache preheating completed.");}}

启动 SpringBoot 应用，控制台输出如下结果：

以上结果说明，数据已经成功被预热到缓存（Redis）中。

创建缓存服务类

负责将用户数据缓存到 Redis 中，并从 Redis 中获取用户数据。

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);}}

测试缓存预热

创建一个控制器来测试缓存是否预热成功。

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);}}

在浏览器中访问 http://localhost:8080/users/1，得到的响应结果：

以上结果说明，成功从缓存中获取到了预热到的数据。