ActiveRecordを使いつつDBのデータをメモ化して扱ってみる

はじめに

一度登録されたら、その後あまり更新されないマスター系のデータってありますよね。
普通にDBのテーブルを作成してActiveRecordを使ったり、moduleやclassにデータをハードコーディングして扱う場合もあると思います。

テーブルが不要な場合は ActiveHash というgemを使うと便利で高速ですが、なんらかの理由でDBを使いたい場合もあるかもしれません。
（例えば、Railsから切り離されたレポートシステムなどから同じマスターデータを参照したい場合など）
ということで、ActiveRecord を利用しつつ普段はオンメモリで高速にデータを扱う簡単なライブラリを作成してみました。

実装したもの要約

• マスター系データを扱うModelクラスで、全レコードのオブジェクトをメモ化するメソッド
• メモ化したデータを対象にfind, selectを行うメソッド
• 上記Modelに対しbelongs_toの関係にあるModelから参照する場合も、メモ化されたオブジェクトを利用するAssociation

使い方

インストール

RubyGemsに登録したのでGemfileを使ったりgemコマンドを使ってインストールできます。
https://rubygems.org/gems/ar_memoization

Gemfile

gem 'ar_memoization'

DBスキーマの例

サンプルとして、以下のように都道府県を扱うprefecturesと、お店情報を扱うshopsテーブルを定義しました。
shopsはprefecturesに対する外部キーを持っており、prefecturesはあまり更新されないものとします。

db/create_tables.rb

class CreateAllTables < ActiveRecord::Migration[5.0]
  def self.up
    create_table(:prefectures) do |t|
      t.string :name
    end

    create_table(:shops) do |t|
      t.belongs_to :prefecture
      t.string :name
    end
  end
end

マスターデータを定義するModelクラス

全レコードのインスタンスをメモ化したいModelクラス内でArMemoization::PrimaryMethods モジュールをextendします。

app/models/prefecture.rb

#
# 都道府県を扱うModel
#
class Prefecture < ApplicationRecord
  extend ArMemoization::PrimaryMethods
end

追加されるメソッド

• .find_memo(id)
  • メモ化したインスタンスから、引数のIDに一致するデータを返す
  • IDをキーにしたHashから該当レコードのオブジェクトを返すので爆速
• .detect_memo(&block)
  • メモ化したレコードのオブジェクトをブロック引数で渡し、ブロックがtrueを返したデータを1件返す
• select_memos(&block)
  • メモ化したレコードのオブジェクトをブロック引数で渡し、ブロックがtrueを返したデータを配列で返す
• all_memos
  • メモ化したインスタンスの配列を全て返す
• reload_memos
  • メモ化したオブジェクトをDBからリロードする

使い方の例

事前準備（データ投入）

[[1, "東京"], [2, "大阪"], [3, "名古屋"]].each do |ident, name|
  Prefecture.create!(id: ident, name: name)
end

# ID:2 のレコードを取得
prefecture = Prefecture.find_memo(2)

# インスタンスメソッド kanto_area? がtrueを返すオブジェクトを取得
prefecture = Prefecture.detect_memo{|pref| pref.kanto_area? }
prefecture = Prefecture.detect_memo(&:kanto_area?) # syntax sugar

# インスタンスメソッド kanto_area? がtrueを返すオブジェクトの配列を取得
prefectures = Prefecture.select_memos(&:kanto_area?)

実装の詳細はこちら

マスターデータへの外部キーを持つModelクラス

マスターデータのModelに対してbelongs_toの関係を持つModelクラスにはArMemoization::ForeignMethodsをextendします。
また、belongs_toの代わりにbelongs_to_memoizedを使いAssociationを定義します。

app/models/shop.rb

class Shop < ApplicationRecord
  extend ArMemoization::ForeignMethods
  belongs_to_memoized :prefecture
end

（通常ないと思いますが）belongs_toと同時に利用することも出来ます。

app/models/shop.rb

  belongs_to :prefecture
  belongs_to_memoized :memoized_prefecture, class_name: "Prefecture", foreign_key: "prefecture_id"

belongs_to_memoized は内部でbelongs_toを実行した後で、関連名でもあるreaderメソッド(上記例ではShop#prefecture)をoverrideし、レコードをDBからロードする処理の代わりにメモ化済みのオブジェクトをAssociationとしてセットしています。

Association以外で追加されるメソッド

• .where_memoized(association_name, method_name, &block)
  • 関連Modelのメモ化されたオブジェクトを用い、join + where 的な絞り込みを行う
  • ActiveRecord::Relation を返す

使い方の例

# Prefectureオブジェクトの中で、kanto_area?がtrueを返すオブジェクトのIDに関連しているShopのRelationを返す
# 第2引数として関連Modelのインスタンスメソッド名か、ブロックを渡す
Shop.where_memoized(:prefecture, :kanto_area?).limit(3)
Shop.where_memoized(:prefecture){|pref| pref.kanto_area? }.limit(3)

発行されるクエリ

SELECT  `shops`.* FROM `shops` WHERE `shops`.`prefecture_id` = 1 LIMIT 3

同一の条件文を実装するのに、scopeとインスタンスメソッドの両方でコードを書く必要がなくなるので、自分的にはちょっと良い感じです。

実装の詳細はこちら

今は出来ないけど出来そうなこと

• ID以外のPrimary Key に対応
• has_one, has_many からメモ化済みオブジェクトの取得
• create, saveのコールバックでメモ化したオブジェクトを差し替える
• 開発環境ではメモ化したオブジェクトを適切なタイミング(before_actionなど)で簡単にリロードする仕組み

まとめ

ほとんどの場合はActiveHashを使えば良いと思うので、このライブラリの使いどころがあまり思いつきません。とりあえず「こんなのあったらどうだろう？」な思いつきを形にしてみました。むしろ使い道を教えてください😇

それでは、もっと有意義な時間を過ごすべくデザインパターンの勉強でもしてみましょう。
12日目は @nagata03 さんです！