缓存预热：如何在高峰期前让系统稳如泰山？-CFANZ编程社区

前言：为什么缓存预热是高并发场景的必备手段？

在现代互联网系统中，缓存是提升性能的关键工具。然而，当系统刚启动或缓存失效时，大量请求直接打到数据库，可能引发性能瓶颈甚至服务崩溃。这种现象被称为“缓存冷启动问题”。为了规避这一风险，缓存预热成为了一种行之有效的解决方案。

今天，我们来深入剖析缓存预热的实现方式与注意事项，并结合实际案例给出代码示例，帮助大家在设计系统时轻松应对缓存冷启动的挑战。

一、什么是缓存预热？

缓存预热是指在系统启动或高峰期到来之前，提前将热点数据加载到缓存中，从而避免因缓存未命中导致的数据库压力骤增和系统性能波动。

1. 缓存预热的核心目标

减少数据库压力：通过提前加载热点数据，降低高峰期对数据库的访问频率。
提升响应速度：确保用户请求能够快速从缓存中获取数据，提升用户体验。
规避冷启动问题：避免系统刚启动时因缓存为空导致的性能瓶颈。

2. 缓存预热的常见场景

电商秒杀活动：提前加载爆款商品信息。
社交平台热门动态：提前加载高频访问的动态内容。
实时推荐系统：提前加载用户的兴趣数据。

二、缓存预热的实现方式

缓存预热的实现方式多种多样，以下是几种常见的方案：

1. 手动触发

手动触发是指通过脚本或管理后台，在特定时间点手动执行缓存加载操作。这种方式简单易用，但需要人工干预。

代码示例：

import redis.clients.jedis.Jedis;

public class CachePreheat {
    private Jedis jedis;

    public CachePreheat() {
        this.jedis = new Jedis("localhost", 6379);
    }

    public void preloadHotData(List<String> hotKeys) {
        for (String key : hotKeys) {
            String value = loadFromDB(key);
            if (value != null) {
                jedis.setex(key, 3600, value); // 设置1小时过期时间
            }
        }
    }

    private String loadFromDB(String key) {
        System.out.println("Loading data from DB: " + key);
        return "Value-" + key;
    }
}

适用场景：

数据量较小且更新频率较低的场景。

2. 定时任务

定时任务是指通过调度框架（如 Quartz 或 Spring Scheduler），定期执行缓存加载操作。这种方式适合数据更新周期固定的场景。

代码示例：

import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;
import redis.clients.jedis.Jedis;

@Component
public class ScheduledCachePreheat {
    private Jedis jedis;

    public ScheduledCachePreheat() {
        this.jedis = new Jedis("localhost", 6379);
    }

    @Scheduled(cron = "0 0/10 * * * ?") // 每10分钟执行一次
    public void preloadHotData() {
        List<String> hotKeys = fetchHotKeys(); // 获取热点键列表
        for (String key : hotKeys) {
            String value = loadFromDB(key);
            if (value != null) {
                jedis.setex(key, 3600, value); // 设置1小时过期时间
            }
        }
    }

    private List<String> fetchHotKeys() {
        // 模拟获取热点键列表
        return Arrays.asList("hotKey1", "hotKey2", "hotKey3");
    }

    private String loadFromDB(String key) {
        System.out.println("Loading data from DB: " + key);
        return "Value-" + key;
    }
}

适用场景：

数据更新周期固定且需要定期刷新的场景。

3. 异步预热

异步预热是指在系统启动后，通过后台线程异步加载缓存数据。这种方式适合数据量较大且对实时性要求不高的场景。

代码示例：

import redis.clients.jedis.Jedis;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class AsyncCachePreheat {
    private Jedis jedis;
    private ExecutorService executor;

    public AsyncCachePreheat() {
        this.jedis = new Jedis("localhost", 6379);
        this.executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
    }

    public void preloadHotData(List<String> hotKeys) {
        for (String key : hotKeys) {
            executor.submit(() -> {
                String value = loadFromDB(key);
                if (value != null) {
                    jedis.setex(key, 3600, value); // 设置1小时过期时间
                }
            });
        }
    }

    private String loadFromDB(String key) {
        System.out.println("Loading data from DB: " + key);
        return "Value-" + key;
    }
}

适用场景：