“N+1选择问题”在对象关系映射(ORM)讨论中通常被称为一个问题,我理解这与必须为对象世界中看似简单的东西进行大量数据库查询有关。

有人对这个问题有更详细的解释吗?


当前回答

N+1的推广

N+1问题是一个ORM特有的问题名称,它将可以在服务器上合理执行的循环移动到客户端。通用问题不是ORM特有的,您可以通过任何远程API解决。在本文中,我展示了如果您调用一个API N次而不是仅调用1次,JDBC往返是如何代价高昂的。示例中的区别在于您是否调用Oracle PL/SQL过程:

dbms_output.get_lines(调用一次,接收N个项目)dbms_output.get_line(调用N次,每次接收1项)

它们在逻辑上是等价的,但由于服务器和客户端之间的延迟,您需要在循环中添加N个延迟等待,而不是只等待一次。

ORM案例

事实上,ORM-y N+1问题甚至不是ORM特有的,您也可以通过手动运行自己的查询来实现,例如,当您在PL/SQL中执行以下操作时:

-- This loop is executed once
for parent in (select * from parent) loop

  -- This loop is executed N times
  for child in (select * from child where parent_id = parent.id) loop
    ...
  end loop;
end loop;

使用联接(在本例中)实现这一点会更好:

for rec in (
  select *
  from parent p
  join child c on c.parent_id = p.id
)
loop
  ...
end loop;

现在,循环只执行一次,并且循环的逻辑已经从客户端(PL/SQL)移动到服务器(SQL),这甚至可以以不同的方式对其进行优化,例如,通过运行哈希连接(O(N))而不是嵌套循环连接(带索引的O(N log N))

自动检测N+1个问题

如果您使用的是JDBC,可以在后台使用jOOQ作为JDBC代理来自动检测N+1问题。jOOQ的解析器规范化您的SQL查询,并缓存有关连续执行父查询和子查询的数据。如果您的查询不完全相同,但在语义上是等价的,这甚至可以起作用。

其他回答

假设你有公司和雇员。公司有许多雇员(即雇员有一个字段COMPANY_ID)。

在某些O/R配置中,当您有一个映射的Company对象并访问其Employee对象时,O/R工具将为每个员工执行一次选择,如果您只是在直接SQL中执行操作,则可以从Company_id=XX的员工中选择*。因此,N(员工人数)加1(公司)

这就是EJB实体bean的初始版本是如何工作的。我相信像Hibernate这样的东西已经解决了这个问题,但我不太确定。大多数工具通常包含有关其映射策略的信息。

在Phabricator文档中可以找到问题的简短解释:

N+1查询问题是一个常见的性能反模式。它看起来像这样:$cats=load_cats();foreach($cat作为$cat){$cats_hats=>load_hats_for_cat($cat);// ...}假设load_cats()的实现归结为:从猫的位置选择*。。。..和load_hats_for_cat($cat)的实现如下:SELECT*FROM hat WHERE catID=。。。..当代码执行时,您将发出“N+1”个查询,其中N是猫的数量:从猫的位置选择*。。。SELECT*FROM hat WHERE catID=1SELECT*FROM hat WHERE catID=2SELECT*FROM hat WHERE catID=3从帽子中选择*,其中catID=4...

解决方案:

发出一个返回100个结果的查询比发出发出100个查询,每个查询返回1个结果。

在迭代之前加载所有数据。

在不深入技术堆栈实现细节的情况下,从架构上讲,N+1问题至少有两种解决方案:

只有1个-大查询-带有联接。这使得大量信息从数据库传输到应用程序层,特别是如果有多个子记录。数据库的典型结果是一组行,而不是对象图(有不同的DB系统的解决方案)有两个(或更多需要连接的子级)查询-1个用于父级,在有了它们之后-通过ID查询子级并映射它们。这将最大限度地减少DB和APP层之间的数据传输。

假设您有一组Car对象(数据库行),每个Car都有一组Wheel对象(也有行)。换句话说,汽车→ 轮子是一对多的关系。

现在,假设您需要遍历所有汽车,并为每辆汽车打印出车轮列表。天真的O/R实现将执行以下操作:

SELECT * FROM Cars;

然后,对于每辆车:

SELECT * FROM Wheel WHERE CarId = ?

换言之,您可以为汽车选择一个选项,然后再选择N个选项,其中N是汽车的总数。

或者,可以获取所有轮子并在内存中执行查找:

SELECT * FROM Wheel;

这将到数据库的往返次数从N+1减少到2。大多数ORM工具提供了几种防止N+1选择的方法。

参考资料:Java Persistence with Hibernate,第13章。

Hibernate和Spring数据JPA中的N+1问题

N+1问题是对象关系映射中的一个性能问题,它为应用层的单个选择查询在数据库中触发多个选择查询(准确地说是N+1,其中N=表中的记录数)。Hibernate&Spring Data JPA提供了多种方法来捕获和解决这个性能问题。

什么是N+1问题?

为了理解N+1问题,让我们考虑一个场景。假设我们有一个映射到数据库中DB_User表的User对象集合,每个用户都有一个使用联接表DB_User_Role映射到DB_Role表的集合或角色。在ORM级别,用户与角色具有多对多关系。

Entity Model
@Entity
@Table(name = "DB_USER")
public class User {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy=GenerationType.AUTO)
    private Long id;
    private String name;

    @ManyToMany(fetch = FetchType.LAZY)                   
    private Set<Role> roles;
    //Getter and Setters 
 }

@Entity
@Table(name = "DB_ROLE")
public class Role {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy= GenerationType.AUTO)
    private Long id;

    private String name;
    //Getter and Setters
 }

一个用户可以有许多角色。角色加载缓慢。现在假设我们想从这个表中获取所有用户,并为每个用户打印角色。非常幼稚的对象关系实现可能是-具有findAllBy方法的UserRepository

public interface UserRepository extends CrudRepository<User, Long> {

    List<User> findAllBy();
}

ORM执行的等效SQL查询为:

首先获取所有用户(1)

Select * from DB_USER;

然后获取每个用户执行N次的角色(其中N是用户数)

Select * from DB_USER_ROLE where userid = <userid>;

因此,我们需要为User选择一个选项,为每个用户提取角色选择N个选项,其中N是用户总数。这是ORM中的一个经典N+1问题。

如何识别?

Hibernate提供了跟踪选项,可以在控制台/日志中启用SQL日志记录。使用日志,您可以很容易地看到hibernate是否为给定的调用发出N+1个查询。

如果您在给定的select查询中看到多个SQL条目,那么很可能是由于N+1问题。

N+1分辨率

在SQL级别,ORM要避免N+1,需要实现的是启动一个连接两个表的查询,并在单个查询中获得组合结果。

获取联接SQL,用于检索单一查询中的所有内容(用户和角色)

OR普通SQL

select user0_.id, role2_.id, user0_.name, role2_.name, roles1_.user_id, roles1_.roles_id from db_user user0_ left outer join db_user_roles roles1_ on user0_.id=roles1_.user_id left outer join db_role role2_ on roles1_.roles_id=role2_.id

Hibernate和Spring Data JPA提供了解决N+1 ORM问题的机制。

1.弹簧数据JPA方法:

如果我们使用的是SpringDataJPA,那么我们有两个选项来实现这一点-使用EntityGraph或使用带有fetch连接的select查询。

public interface UserRepository extends CrudRepository<User, Long> {

    List<User> findAllBy();             

    @Query("SELECT p FROM User p LEFT JOIN FETCH p.roles")  
    List<User> findWithoutNPlusOne();

    @EntityGraph(attributePaths = {"roles"})                
    List<User> findAll();
}

N+1个查询在数据库级别使用左连接获取发出,我们使用attributePaths解决N+1问题,Spring Data JPA避免N+1问题

2.休眠方法:

如果它是纯Hibernate,那么以下解决方案将起作用。

使用HQL:

from User u *join fetch* u.roles roles roles

使用标准API:

Criteria criteria = session.createCriteria(User.class);
criteria.setFetchMode("roles", FetchMode.EAGER);

所有这些方法的工作原理都类似,它们使用左连接获取发出类似的数据库查询