N+1 query 是什麼？
更新日期： 2024 年 12 月 12 日
N+1 query 是一種常見的性能問題，通常出現在資料庫查詢的情境中，特別是在使用 ORM（Object-Relational Mapping）框架時。
例如，Django、Rails 或 SQLAlchemy 中，當程式執行過多的獨立查詢來取得相關資料時，就會發生這種問題。
為什麼叫 N+1 query？
假設有一個父項目（如一組用戶）和子項目（如用戶的文章）。
如果你想要查詢每個用戶及其文章，程式可能會：
- 執行一次查詢來取得所有用戶 （這是第 1 個查詢）。
- 對於每個用戶，執行額外的查詢來取得他們的文章（對於 N 個用戶，就會執行 N 個查詢）。
這樣總共執行了 1+N1 + N 次查詢，稱為 N+1 query 問題。
問題的影響
N+1 query 問題可能會嚴重影響效能，特別是在資料量大的情況下。例如：
- 如果有 1000 個用戶，那麼程式會執行 1001 次查詢。
- 每次查詢都需要耗費時間來連接資料庫、執行 SQL，並傳輸資料回應。
例子
假設有兩個表格：users 和 posts。
- 資料結構：
-- users 表
id | name
----+------
1 | Alice
2 | Bob
-- posts 表
id | user_id | title
----+---------+---------
1 | 1 | Post 1
2 | 1 | Post 2
3 | 2 | Post 3
- 程式碼：不良範例（N+1 query 問題）：
users = User.objects.all() # 第 1 個查詢
for user in users:
posts = Post.objects.filter(user_id=user.id) # 每個 user 再執行 1 次查詢- 如果有 2 個用戶，程式執行的 SQL：
SELECT * FROM users;
SELECT * FROM posts WHERE user_id = 1;
SELECT * FROM posts WHERE user_id = 2;- 總共 1（用戶查詢）+ 2（每個用戶的文章查詢）= 3 次查詢。
- 解決方式：使用關聯查詢：
users = User.objects.prefetch_related('posts') # 一次載入所有相關資料
for user in users:
posts = user.posts.all()- 執行的 SQL：
SELECT * FROM users;
SELECT * FROM posts WHERE user_id IN (1, 2);- 現在只需要 2 次查詢，而不是 N+1 次。
解決 N+1 query 的方法
- 使用關聯式查詢（Eager Loading）：
- Django:
select_related()或prefetch_related() - Rails:
includes或eager_load - SQLAlchemy:
joinedload或subqueryload
- Django:
- 批量查詢：
- 把多次的小查詢合併成一次大查詢。
- 使用 JOIN 或 IN 條件。
- 檢查查詢數量：
- 使用工具如 Django Debug Toolbar、Rails Bullet gem 來檢測查詢數量。
總結
N+1 query 是指由於不當的查詢設計，導致程式執行過多查詢的問題。
解決方式通常是透過關聯查詢和批量查詢來減少查詢次數。避免 N+1 query 不僅可以提升效能，還能讓程式碼更具可擴展性。