1. 前言：为什么加了 Redis 还是慢？
“接口 RT 300 ms → 优化到 30 ms”的常见路径：
把数据库 IO 砍掉 → 用缓存
把网络 IO 砍掉 → 本地缓存
把序列化砍掉 → 零拷贝
远程 Redis 一次往返 1-2 ms 看似不多，高并发下CPU 上下文 + 序列化 + 网络抖动会放大到 5-10 ms；而本地缓存命中时只有几十纳秒。
本文用 Spring Boot 3 搭建「三级金字塔」：
L1 Caffeine本地 → L2 Redis远程 → L3 DB
并给出背压、预热、热点 Key、大 Key 打散全套方案，无额外依赖，复制即运行。
2. 金字塔模型 & 数据热度分布
层级 | 延迟 | 容量 | 命中率目标 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
L1 Caffeine | 50 ns | 10 MB | 80% | 进程内，零网络 |
L2 Redis | 1 ms | 100 GB | 15% | 集群横向扩展 |
L3 MySQL | 10 ms+ | TB | 5% | 最终一致性 |
经验：单机 QPS 1 w 时，L1 每提升 1%，CPU 下降 3%。
3. 环境 & 依赖（仅 3 个）
<!-- pom.xml --> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId> <artifactId>caffeine</artifactId> <version>3.1.8</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId> </dependency>无需额外组件，本地直接 java -jar 启动。
4. 配置：让 Caffeine 和 Redis 同时生效
spring: cache: type:caffeine # 默认走 L1 caffeine: spec:maximumSize=10000,expireAfterWrite=60s redis: host:127.0.0.1 port:6379 timeout:200ms lettuce: pool: max-active:645. 核心封装：三级缓存模板
@Component @Slf4j publicclass CacheTemplate<K, V> { privatefinal Cache<K, V> local = Caffeine.newBuilder() .maximumSize(10_000) .expireAfterWrite(Duration.ofSeconds(60)) .recordStats() // 命中率监控 .build(); @Autowired private RedisTemplate<K, V> redisTemplate; /** * 金字塔查询 */ public V get(K key, Supplier<V> dbFallback) { // L1 本地 V v = local.getIfPresent(key); if (v != null) { log.debug("L1 hit {}", key); return v; } // L2 Redis v = redisTemplate.opsForValue().get(key); if (v != null) { local.put(key, v); // 回填 L1 log.debug("L2 hit {}", key); return v; } // L3 DB v = dbFallback.get(); if (v != null) { set(key, v); // 双写 } return v; } /** * 双写（L1 + L2） */ public void set(K key, V value) { local.put(key, value); redisTemplate.opsForValue().set(key, value, Duration.ofMinutes(5)); } /** * 删除（L1 + L2） */ public void evict(K key) { local.invalidate(key); redisTemplate.delete(key); } @Scheduled(fixedDelay = 30_000) public void printStats() { log.info("L1 hitRate={}", local.stats().hitRate()); } }6. 业务使用：一行代码搞定缓存
@RestController @RequestMapping("/api/item") @RequiredArgsConstructor publicclass ItemController { privatefinal CacheTemplate<Long, ItemDTO> cache; privatefinal ItemRepository itemRepository; @GetMapping("/{id}") public ItemDTO getItem(@PathVariable Long id) { return cache.get(id, () -> itemRepository.findById(id).orElse(null)); } @PostMapping public void create(@RequestBody ItemDTO dto) { ItemDTO saved = itemRepository.save(dto); cache.set(saved.getId(), saved); } @DeleteMapping("/{id}") public void delete(@PathVariable Long id) { itemRepository.deleteById(id); cache.evict(id); } }启动后观察日志：
L1 hit 0.83 L2 hit 0.15 DB hit 0.02接口 RT 从 28 ms → 2 ms，CPU 下降 35%。
7. 高并发下 4 个常见坑
问题 | 现象 | 解决 |
|---|---|---|
| 缓存穿透 | 并发查不存在 Key → 压爆 DB | get()里空值也缓存 5 秒 |
| 热点 Key | 同一 Key 被打 → 单线程打满 | 本地缓存已消化 80% 流量 |
| 大 Key | value 5 MB → 网络打满 | 拆成Hash分片，或压缩 |
| 雪崩 | 60 s 同时失效 → 惊群 | Caffeine + Redis 均加随机 TTL |
随机 TTL 工具：
private Duration randomTTL(long baseSec) { long delta = ThreadLocalRandom.current().nextLong(0, 300); // 0-5min return Duration.ofSeconds(baseSec + delta); }8. 本地预热 & 背压
启动时异步预热热门 Key，避免冷缓存瞬间穿透：
@EventListener(ApplicationReadyEvent.class) public void warm() { List<Long> hotIds = itemRepository.findHotIds(PageRequest.of(0, 200)); hotIds.parallelStream().forEach(id -> cache.set(id, itemRepository.findById(id).orElse(null))); }使用 parallelStream 控制并发度，默认 ForkJoinPool.commonPool() 即可。
9. 压测结果
环境：Mac M2 8G，4 并发线程，60 s
工具：wrk2 -R 5000 -d 60s -c 50
指标 | 纯 DB | L2 Redis | L1+Caffeine | 提升 |
|---|---|---|---|---|
平均 RT | 28 ms | 5.1 ms | 1.9 ms | 14× |
P99 RT | 120 ms | 18 ms | 4 ms | 30× |
CPU 占用 | 65 % | 40 % | 25 % | ↓ 60% |
网络出流量 | 180 MB/s | 12 MB/s | 0.8 MB/s | ↓ 99% |
10. 监控 & 告警
Caffeine 自带统计，结合 Micrometer 输出到 Prometheus：
MeterBinder caffeineMetrics = registry -> CaffeineMetrics.monitor(registry, local, "l1_cache");Grafana 面板关注：
l1_cache_hit_rate < 70%告警l1_cache_eviction_count激增 → 容量不足Redis keyspace_hits / (hits+misses) < 50%→ 大 Key 或穿透
11. 扩展：多级组合注解
Spring Cache 原生只支持单缓存，可自定义 MultiCacheable 注解：
@Target(METHOD) @Retention(RUNTIME) public @interface MultiCacheable { String[] cacheNames(); // {"l1", "l2"} String key(); }AOP 拦截器按顺序 l1→l2→db 查询，业务代码零侵入。
12. 结语
本地缓存不是“加一条 @Cacheable”那么简单：
金字塔模型 → 数据热度分层
背压 + 随机 TTL → 抗雪崩
预热 + 监控 → 可观测
把这三件事做完，接口 10 倍加速是底线。
