Laravelでメモリ管理を徹底解説！チャンク・カーソル・N+1問題の解決策

前回はPCの5大装置としてのメモリ管理を学びました。
引き続きPHP・Laravelのプログラム具体例を参考にメモリについて学びたいと思います。

memory_get_usage()関数を使ってメモリを測る

$startMemory = memory_get_usage();

// 処理を実行

$endMemory = memory_get_usage();
$usedMemory = $endMemory - $startMemory;

// バイト → メガバイトへの変換
echo "使用メモリ: " . round($usedMemory / 1024 / 1024, 2) . " MB";

コントローラーでの実践的なメモリ計測

リクエスト単位でのメモリ計測は、コントローラーのビューレンダリング前に行います。

<?php

namespace App\Http\Controllers;

use Illuminate\Support\Facades\Log;

class UserController extends Controller
{
    public function index()
    {
        // 処理開始時間とメモリ使用量を記録
        $startTime = microtime(true);
        $startMemory = memory_get_usage();
        
        // 1. データの取得や処理
        $users = User::with('posts')->get();
        $stats = $this->calculateUserStats($users);
        
        // 2. ビューに渡すデータの準備
        $viewData = [
            'users' => $users,
            'stats' => $stats,
            'title' => 'ユーザー一覧'
        ];
        
        // 3. ビューレンダリング前の計測
        $endTime = microtime(true);
        $endMemory = memory_get_usage();
        
        // 処理時間とメモリ使用量を計算
        $executionTime = round(($endTime - $startTime) * 1000, 2); // ミリ秒単位
        $usedMemory = $endMemory - $startMemory;
        
        Log::info('ユーザー一覧のパフォーマンス', [
            'execution_time' => $executionTime . ' ms',
            'memory_usage' => round($usedMemory / 1024 / 1024, 2) . ' MB',
            'peak_memory' => round(memory_get_peak_usage() / 1024 / 1024, 2) . ' MB',
        ]);
        
        // 4. ビューのレンダリング
        return view('users.index', $viewData);
    }
}

処理単位のメモリ使用量・処理時間目安

処理内容	推奨ピークメモリ	推奨処理時間	注意点
単純なページ表示	5-15MB	50-150ms	Bladeテンプレート、軽いクエリ
CRUD処理	10-30MB	100-300ms	リレーション、Eager Loading
ファイルアップロード	20-50MB	200-500ms	ファイルサイズに依存
バッチ処理	30-100MB	1-5秒	チャンク処理推奨
データエクスポート	50-200MB	5-30秒	カーソル処理推奨
レポート生成	100-500MB	10-60秒	複雑な集計処理

※ 1000ms（ミリ秒）= 1秒 です。

※ メモリ使用量はピークメモリ（memory_get_peak_usage()）を基準としています

メモリ消費量を考慮したコーディング

メモリの計測は分かった！
じゃあ実際にどのようにメモリ効率を考慮してコーディングしていけばいいのか？
基本的なところを見ていきたいと思います。

1. チャンク処理の活用

大量のデータを処理する際は、チャンク処理を使用してメモリ使用量を抑えることができます：

チャンク処理とは、大量のデータを小さな塊（チャンク）に分けて処理する方法です。
一度に全てのデータをメモリに読み込むのではなく、指定した数ずつ処理することで、メモリ使用量を大幅に削減できます。

// 非推奨
$users = User::all();
foreach ($users as $user) {
    // 処理
}

// 推奨：レコード1000ずつ処理していく
User::chunk(1000, function ($users) {
    foreach ($users as $user) {
        // 処理
    }
});

2. カーソルの使用

大量のレコードを処理する際は、カーソルを使用することでメモリ効率を改善できます。

カーソルとは、データベースからレコードを1つずつ取得して処理する方法です。チャンク処理と異なり、一度に1つのレコードのみをメモリに保持するため、メモリ使用量を最小限に抑えることができます。特に大量のレコードを順次処理する場合に効果的です。

foreach (User::cursor() as $user) {
    // 処理
}

チャンク vs カーソルの違い・使い分け

• チャンク処理: 指定した件数ずつ取得 → メモリ使用量は多いが処理速度が速い
• カーソル処理: 1件ずつ取得 → メモリ使用量は最小だが処理速度は遅い

3. クエリの最適化

取得するクエリ根本を考えることも大切です。超基本ですが、
必要なカラムのみを取得することで、メモリ使用量を削減できます：

// 非推奨
$users = User::all();

// 推奨
$users = User::select('id', 'name', 'email')->get();

N+1問題の回避

N+1問題は、メモリ使用量を大幅に増加させる原因の一つです。リレーションを含むデータを取得する際は、Eager Loadingを使用しましょう

• Lazy Loading: リレーションにアクセスした時点でクエリ実行 → N+1問題の原因
• Eager Loading: 事前に関連データを取得 → メモリ効率的

// 非推奨（N+1問題）
$users = User::all();
foreach ($users as $user) {
    echo $user->posts->count(); // Lazy Loading: 各ユーザーごとにクエリが実行される
}

// 推奨（Eager Loading）
$users = User::with('posts')->get();
foreach ($users as $user) {
    echo $user->posts->count(); // 事前に取得済み（Lazy Loadingなし）
}