はじめに
N+1問題とは、主にデータベースからのデータ取得時に起こる不要に多くのクエリが発生する問題のことです。たとえば、あるテーブルAからN件のデータを取得し、その各レコードに関連するテーブルBから追加の情報を個別に取得するような場合、合計でN+1回のクエリ（最初の1回 + N回）が実行されてしまうケースを指します。Java（特にJPA/Hibernate）でよく起こるN+1問題の例と、その解決方法を示します。
1. 前提：エンティティ定義
import javax.persistence.*;
import java.util.List;
@Entity
@Table(name = "users")
public class User {
@Id
@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
private Long id;
private String name;
// デフォルトでは Lazy Fetch
@OneToMany(mappedBy = "user", fetch = FetchType.LAZY)
private List<Post> posts;
// getter / setter
public Long getId() { return id; }
public String getName() { return name; }
public List<Post> getPosts() { return posts; }
public void setId(Long id) { this.id = id; }
public void setName(String name) { this.name = name; }
public void setPosts(List<Post> posts) { this.posts = posts; }
}
import javax.persistence.*;
@Entity
@Table(name = "posts")
public class Post {
@Id
@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
private Long id;
private String title;
// 多対1でUserを参照
@ManyToOne(fetch = FetchType.LAZY)
@JoinColumn(name = "user_id")
private User user;
// getter / setter
public Long getId() { return id; }
public String getTitle() { return title; }
public User getUser() { return user; }
public void setId(Long id) { this.id = id; }
public void setTitle(String title) { this.title = title; }
public void setUser(User user) { this.user = user; }
}
- User エンティティは複数の Post を持ち、
@OneToMany(mappedBy = "user")で関連付けています。 - どちらも
fetch = FetchType.LAZYになっているため、実際にgetPosts()を呼び出したタイミングで DB にクエリを投げます。
2. N+1問題の例
import javax.persistence.EntityManager;
import javax.persistence.PersistenceContext;
import java.util.List;
@Service
public class UserService {
@PersistenceContext
private EntityManager em;
public List<User> findAllUsersNaive() {
// まず全Userを取得 (ここでは1回のクエリ)
List<User> users = em.createQuery("SELECT u FROM User u", User.class)
.getResultList();
// 全ユーザーのpostsにアクセスしたタイミングで、各ユーザーごとにSQL発行 (N回)
for (User user : users) {
List<Post> posts = user.getPosts();
// ここで LAZY ロードにより 「SELECT * FROM posts WHERE user_id=?」 が発行される
// ユーザー数がN人なら、N回クエリが走る
}
return users;
}
}
-
SELECT u FROM User u→ 1回 のクエリ - 取得したUserがN件ある場合、
user.getPosts()を呼ぶたびにSELECT * FROM posts WHERE user_id = ?→ N回 のクエリ - 合計 N+1回 のクエリが発行される
このようにユーザー数が増えるほどクエリが指数的に増加し、アプリケーション性能が著しく低下します。
3. 解決策：Fetch Join を使って一括取得
N+1問題を回避する方法の1つが、JPQLでJOIN FETCHを使う（または Spring Data JPA のメソッド構造を使う）や、@EntityGraph を用いて関連テーブルを Eager Loading（事前読み込み）する方法です。
3.1 JPQL の Fetch Join 例
@Service
public class UserService {
@PersistenceContext
private EntityManager em;
public List<User> findAllUsersWithPosts() {
// Userと紐づくPostをJOIN FETCHでまとめて一括取得
// N+1問題を回避し、クエリは多くて2回程度 (実際には1回)
List<User> users = em.createQuery(
"SELECT u FROM User u JOIN FETCH u.posts",
User.class
).getResultList();
// forループで user.getPosts() を呼んでも、すでに取得済み
for (User user : users) {
List<Post> posts = user.getPosts();
// 追加のSQLクエリは発行されない
}
return users;
}
}
-
JOIN FETCH u.postsにより、ユーザーと投稿を 1回のクエリ でまとめて取得します。 - これにより、
getPosts()を呼び出しても新しいクエリは発行されず、N+1 を防げます。
3.2 Spring Data JPA の @EntityGraph 例
@Repository
public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
@EntityGraph(attributePaths = "posts")
@Query("SELECT u FROM User u")
List<User> findAllWithPosts();
}
-
@EntityGraph(attributePaths = "posts")を使うと、内部的に フェッチジョイン を使って取得してくれます。 - コードをよりシンプルに書きたい場合に有効。
4. まとめ
4-1. N+1問題
- ユーザー一覧を取得後、各ユーザーの紐づく投稿を個別に取得するため合計 N+1 回のクエリが走る状態を指す
- パフォーマンスが大きく低下し、スケールしなくなる
4-2. 解決策
- フェッチジョイン（JOIN FETCH）でまとめて取得
-
@EntityGraphなどで Eager Loading - バッチ読み込み（IN句でまとめて取得）など
- DBスキーマやアプリ設計を見直す
4-3. ポイント
- Java（JPA/Hibernate）ではデフォルト LAZY フェッチが多く、無意識に
getXxx()を呼ぶとクエリが発行される - 1対多 のリレーションで N+1 は起こりやすい
- 大量データを扱う場面では特に注意し、SQL発行回数をログなどで確認する習慣を持つ
N+1問題 はアプリケーション開発において非常に一般的なパフォーマンス問題ですが、適切に フェッチジョイン や Eager Loading を使うことで解決できます。Java（JPA/Hibernate）の場合はJPQLの JOIN FETCH や Spring Data JPA の @EntityGraph を活用して、一括取得を行いましょう。