RailsのN+1問題を回避するメソッド（preload、eager_load、includes、joins）の違いを整理

目的

N+1問題を回避するメソッドの違いがわからなかったのでまとめる。

N+1問題とは？

N+1問題とは、関連データを個別に取得しようすると、データ個数分だけ余計なクエリが発生してしまう問題のこと。

例えば、全てのユーザーを取得してから、各ユーザーの投稿を取得すると、ユーザーの数だけクエリが発行されてしまう。

SELECT * FROM users;  -- 1回のクエリ

SELECT * FROM posts WHERE user_id = 1;  -- 1人目の投稿を取得（1回目）
SELECT * FROM posts WHERE user_id = 2;  -- 2人目の投稿を取得（2回目）
SELECT * FROM posts WHERE user_id = 3;  -- 3人目のの投稿を取得（3回目）

合計で4回のクエリ（1回+3回）を発行。
ユーザーが増えれば増えるほどクエリの数も増え、データベースへの負荷が増加する。

ポイント

• preload、eager_load、includes、joinsいずれも、効率よくデータ取得するための準備を行うメソッドである
  • 実際にSQLが発行されるのは、eachやmapなどのメソッドで結果を取得する時！

preload

• 親データと子データを別々のクエリで取得
  • 関連する子データすべてのカラムを取得するので、子データについて特定のカラムだけに絞り込むことはできない

users = User.preload(:posts).all

SELECT * FROM users;  -- ユーザーを取得（1回のクエリ）
SELECT * FROM posts WHERE user_id IN (1, 2, 3);  -- すべての投稿を一度に取得（1回のクエリ）

eager_load

• LEFT JOINを使用して親データと子データを一度のクエリで取得
  • LEFT JOINなので、親データ（例：ユーザー）に関連する子データ（例：投稿）が存在しない場合でも、親データは取得される
  • 子データについて必要なカラムだけに絞り込むことが可能

users = User.eager_load(:posts).all

SELECT users.*, posts.* FROM users
LEFT JOIN posts ON posts.user_id = users.id;  -- ユーザーと投稿をJOINして取得（1回のクエリ）

子データについて必要なカラムだけに絞り込む

# ユーザーとその投稿のタイトルだけを取得する
users = User.eager_load(:posts).select('users.*, posts.title').all

子データについて必要なカラムだけに絞り込む

SELECT users.*, posts.title FROM users
LEFT JOIN posts ON posts.user_id = users.id;  -- ユーザーと投稿をJOINして取得（1回のクエリ）

内部結合を左でクエリ アイコン by Icons8

includes

• preloadまたはeager_loadを選択して、関連する子データを取得
  • Railsが最適な方法を選ぶ
  • 子データについて必要なカラムだけに絞り込むことが可能

users = User.includes(:posts).all

この場合、preloadが選択されたと仮定

SELECT * FROM users;  -- ユーザーを取得（1回のクエリ）
SELECT * FROM posts WHERE user_id IN (1, 2, 3);  -- すべての投稿を一度に取得（1回のクエリ）

joins

• INNER JOINを使用して、関連する子データが存在する親データのみを取得
• 今までの3つのメソッドと異なり、結合条件が適切に設定されていれば、親子関係がなくてもデータを取得できる
  • 親データの条件絞り込み（フィルタリング）を目的としているメソッド
    • そのため関連データの情報自体は取得してこない
    • 関連データの情報自体も必要な場合にはselectで明示する必要あり

# 公開された投稿を持つユーザーを取得
users_with_published_posts = User.joins(:posts).where(posts: { published: true })

SELECT users.* FROM users
INNER JOIN posts ON posts.user_id = users.id
WHERE posts.published = true;  -- ユーザーと投稿をJOINして取得（1回のクエリ）

クエリの内部結合 アイコン by Icons8