N+1 の解決

Last updated at 2025-05-22Posted at 2025-05-22

はしがき

2023年度末ぐらい、「N+1の問題」がありました。その時は、なんとなく、解決しましたが、解決の内容や知識など、整理しておきたい気持ちなので、記事を作成します。

N+1の問題ってなに？

(ORM の)OOP や RDB のパラダイムから発生する問題
ORM から loop 処理途中、loop の毎回 SQL を発生、これでパフォーマンスが低下される問題

OOP の Object は他の Object と関係を持つことができます。
メモリの random access で、ある Object の関係になっている他の Object にリファレンスできます。

Random access: https://en.wikipedia.org/wiki/Random_access

RDB にもテーブルとかテーブルは関係を持つことができます。
しかし、単純に、あるテーブルから関係になっている他のテーブルのレコードを取得することではなく、追加的なクエリーが必要です。

つまり、OOP はリファレンス(参考しているアドレス)から、他のテーブルのデータの取得できます。
RDB は追加クエリーで、他のテーブルのデータの取得できます。

問題を発生してみよう

前提のテーブル

テーブル関係

brand:machine = 1:N 関係です。

テーブルレコード

rails から問題発生

# 悪いこーど生成
Brand.all.each do |b|
  if b.machines.size >= 2
    b.name = "big " + b.name
    b.save!
  end
end

発生しました！

Brand のレコードのごとに SQL が実行されます。
これはパフォーマンスによくない影響があるはずです。

解決方法

Query の内容も確認したかったので、log/development.log から確認しました。

preload

Brand.preload(:machines).all.each do |b|
  if b.machines.size >= 2
    b.name = "big " + b.name
    b.save!
  end
end

指定した関係のテーブルの複数のクエリーで取得して、キャッシュします。
preload の場合、絞り込み条件(where など)には元のテーブルのカラムのみ使えます。

eager_load

Brand.eager_load(:machines).all.each do |b|
  if b.machines.size >= 2
    b.name = "big " + b.name
    b.save!
  end
end

指定した関係のテーブルの LEFT OUTER JOIN で取得して、キャッシュします。
LEFT OUTER JOIN なので、絞り込み条件(where など)に対応するテーブルのカラムが使えます。

includes

preload と eager_load を柔軟に対応します。

追加的なこと

元々ロジックが悪いので、N+1の問題になっているかもしれませんね。
これのロジックを修正してみます。

ロジックを修正してみる

Brand.where(id: Machine.group(:brand_id)
                       .having('COUNT(*) >= 2')
                       .pluck(:brand_id))
     .update_all("name = CONCAT('big ', name)")

ここは pluck を使いましたが、pluck は追加クエリーが生成されるので、select の方が良いかもしれません。

変更したロジックを subquery を使ってみる

UPDATE brands
SET name = CONCAT('big ', name)
WHERE id IN (
  SELECT m.brand_id
  FROM machines as m
  GROUP BY m.brand_id
  HAVING COUNT(*) >= 2
);

むしろ、クエリーをはっきりしていたら、クエリーで直接にレコードを取得する方法が良いかもしれません

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