【Rails】N+1問題についてのまとめ

N+1問題とは？

N+1問題とは、データベースからデータを取り出す際に、大量のSQLが発行されてパフォーマンスが低下してしまう問題のことです。

N+1問題の具体例

railsではallメソッドやfindメソッドを使ってデータベースからデータを取得しています。
ターミナルのログを見ると実際には下のようにその都度SQLが実行されています。

SQL

Product Load (2.7ms)  SELECT `products`.* FROM `products`

usersテーブル

id	name
1	山田
2	新井
3	田中
4	北川

productsテーブル

id	product	group_id
1	カレー	2
2	魚	1
3	焼肉	3
4	刺身	1

「１人のuserは複数のproductsを持つ関係なので、Userモデルにhas_manyメソッドを定義し、Productモデルにはbelongs_toメソッドを定義します。

UserモデルとProductモデルにアソシエーション定義

UserモデルとProductモデルにアソシエーション定義
# User.rb
class User < ActiveRecord::Base
    has_many :Products
end

# Product.rb
class Product < ActiveRecord::Base
    belongs_to :User
end

全ての所有の商品一覧」をviewで表示したい場合に、controller側で全てのuserをallメソッドで取得し、view側で飼い主の持つproductsをアソシエーションによって下記の様に記述する事が出来ます。

N+1問題が起きてしまうコードを確認

# controller
@users = User.all

# view
@users.each do |user|
  user.products.each do |product|
    product.name
  end
end

「User.all」のコードが実行されると、「usersテーブルからusersテーブルの全てのカラム」が取得。
このSQLによって、usersテーブルに１回のアクセス。

次にveiw側。SQLをみると、productsテーブルに対して、4回のアクセスが行われている。

N+1問題が起きてしまうコード

@groups.each do |group|
  group.products.each do |product| 
    cat.name
  end
end

# このコードが4回のSQL文を発行
SELECT `products`.* FROM `products`  WHERE `products`.`group_id` = 1
SELECT `products`.* FROM `products`  WHERE `products`.`group_id` = 2
SELECT `products`.* FROM `products`  WHERE `products`.`group_id` = 3
SELECT `products`.* FROM `products`  WHERE `products`.`group_id` = 4

eachメソッドで@groupsが持つusersテーブルから全てのレコードを一つずつgroupに入れている。

SQLが「usersテーブルへのアクセスが１回 」に対して「productsテーブルへのアクセスがgroupsテーブルのレコードの数(4回)」発行

このようにアクセス１回に対して、関連するテーブルがN回発行されている1+Nの状況を「N+1問題」と言う。

。

N+1問題の対処法

includesメソッド

includesメソッド

includesメソッドの使用例 -->
@users = User.includes(:user)

@users = User.allで取得していた箇所を@users = User.includes(:products)に変更します

includesメソッド

@users = User.includes(:products) # User.allから変更

 # 発行される2つのSQL
SELECT `users`.* FROM `users` 
SELECT `products`.* FROM `products`  WHERE `products`.`group_id` IN (1, 2, 3, 4)

２つのSQLが発行されました。1行目は、usersテーブルの全てのレコードを取得するSQL文です。
2行目は、productsテーブルからWHERE句で指定した条件にマッチするレコードを取得しています。

まとめ

includesメソッドを使わない場合は、関連するuser_idカラムの値を１つずつ指定して取得していたのでproductsテーブルに4回のアクセスが必要でしたが、IN句でカラムの値をまとめて指定した事によって１回で取得出来るようになりました。includesメソッドを使ってレコードをまとめて取得させる事によって必要以上のSQLを発行する事なく済み,パフォーマンス向上に繋がる