Hibernate: Проблема N+1

• Пример N+1 проблемы
• Что такое N+1?
• Почему это происходит?
• Как обойти проблему?
• Список материалов

Пример N+1 проблемы

Проще всего проблему проиллюстрировать используя классический пример с Книгой (book) и Автором (author). Предположим, что у нас в модели есть сущность Book. У каждой сущности Book есть свой Author.

В Java, с использованием Hibernate это отношение можно смоделировать следующим образом - класс Book:

@Data
@Entity
@Table(name = "book")
public class Book {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.SEQUENCE)
    private int id;

    private String title;

    @OneToOne(fetch = FetchType.LAZY)
    private Author author;
}

Класс Author:

@Data
@Entity
@Table(name = "author")
public class Author {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.SEQUENCE)
    private int id;

    private String name;

    @OneToOne(mappedBy = "author")
    private Book book;
}

Поле book в классе Author указывает на то, что владельцем отношения является сущность Book:

    @OneToOne(mappedBy = "author")
    private Book book;

Предположим, что нам необходимо загрузить из базы данных несколько книг. Для доступа к базе данных, мы используем простейший Spring Repository:

public interface BookRepository extends CrudRepository<Book, Integer> {
}

C репозиторием, подобным тому, что приведён выше, уже можно зачитать из базы данных все сохранённые Книги (book). Сделать это можно, просто вызвав следующий метод:

repository.findAll();

При наличии следующей конфигурации:

spring:
  jpa:
    show-sql: true

В логах приложения мы увидим:

Hibernate: select book0_.id as id1_1_, book0_.author_id as author_i3_1_, book0_.title as title2_1_ from book book0_

Hibernate: select author0_.id as id1_0_0_, author0_.name as name2_0_0_, book1_.id as id1_1_1_, book1_.author_id as author_i3_1_1_, book1_.title as title2_1_1_ 
from author author0_ left outer join book book1_ on author0_.id=book1_.author_id where author0_.id=?

Hibernate: select author0_.id as id1_0_0_, author0_.name as name2_0_0_, book1_.id as id1_1_1_, book1_.author_id as author_i3_1_1_, book1_.title as title2_1_1_ 
from author author0_ left outer join book book1_ on author0_.id=book1_.author_id where author0_.id=?

Hibernate: select author0_.id as id1_0_0_, author0_.name as name2_0_0_, book1_.id as id1_1_1_, book1_.author_id as author_i3_1_1_, book1_.title as title2_1_1_ 
from author author0_ left outer join book book1_ on author0_.id=book1_.author_id where author0_.id=?

Разберём подробнее, что же в мы тут видим.

Первый запрос:

select book0_.id as id1_1_, book0_.author_id as author_i3_1_, book0_.title as title2_1_ from book book0_

Зачитывает все имеющиеся записи в таблице book. Для своего эксперимента я сохранил 3 сущности типа Book. У каждой из этих сущностей, был установлен свой, уникальный автор - Author. Итого, в базе данных сохранено 3 записи в таблице book и 3 записи в таблице author.

После того как Hibernate зачитал все имеющиеся книги одним запросом, он начал зачитывать записи из таблицы с авторами по одному, с использованием outer join конструкции.

Это и есть проблема - N+1.

Что такое N+1?

Проблема N+1 - это проблема неоптимального доступа к сохранённым данным, при которой каждой из записей зачитанных одним sql запросом связанные данные будут зачитаны по одному.

N+1 можно так же расшифровать как - один запрос, чтобы зачитать множество сущностей одного типа, но N запросов, чтобы зачитать все связанные сущности.

Почему это происходит?

Потому что, в момент когда мы используем репозиторий для загрузки всех сущностей типа Book, мы не сообщаем о том, что нам так же нужны связанные сущности типа Author.

Запрос за каждой связанной сущностью Author происходит в момент доступа к ней, через поле author объектов типа Book.

Как обойти проблему?

Обойти проблему можно используя нативную фичу Hibernate под названием «Batch Fetching» (пакетная выборка).

Достаточно добавить следующую аннотацию на объявление класса сущности Author:

@BatchSize(size = 100)

И запросы в логах будут выглядеть следующим образом:

Hibernate: select book0_.id as id1_1_, book0_.author_id as author_i3_1_, book0_.title as title2_1_ from book book0_

Hibernate: select author0_.id as id1_0_0_, author0_.name as name2_0_0_, book1_.id as id1_1_1_, book1_.author_id as author_i3_1_1_, book1_.title as title2_1_1_ from author author0_ left outer join book book1_ on author0_.id=book1_.author_id where author0_.id in (?, ?, ?)

Первый запрос зачитает все записи из таблицы book, а второй запрос зачитает все связные записи из таблицы author.

Список материалов

• HIBERNATE - Relational Persistence for Idiomatic Java - документация о пакетной выборке данных в Hibernate