Java中的性能反模式| N+1问题

随着应用程序（以及用于构建它们的工具）变得越来越复杂，并且数据需求变得越来越大，开发团队开发出能够在基线和规模上高效执行的应用程序至关重要。但是实现这个目标有很多障碍：像 N+1 问题这样的性能反模式可能会减慢或破坏最好的应用程序。

在本文中，我们将探讨 N+1 问题、Java 中 N+1 问题背后的常见原因。

Java 中的性能反模式

性能反模式通常围绕着在负载或规模上复合的低效或多余查询。出现这些模式的原因多种多样，但最终结果可能从性能差到级联故障。

我们今天看到的反模式称为 N+1 问题。它以对数据库的一系列过度请求为标志，并经常伴随对象关系映射 (ORM) 工具。

什么是 N+1 问题？

N+1 问题，也称为 N+1 选择问题或 N+1 查询，发生在服务从数据库请求多行 (N) 数据，然后单独请求这些项目的相关数据 N 次时。

在下面分布式 Spring PetClinic 演示应用程序的示例中，我们看到 vet.specialties 方法从数据库中请求 24 行，然后循环并通过单独的查询从数据库中请求 24 行。

那是 24 次调用，加上对数据库本身的 24 行数据的初始调用——或者，简而言之，N + 1 次调用。 当然，这些单独的行调用可以通过单个调用来完成。

是什么导致 Java 应用程序中的 N+1 问题？

有一些常见的罪魁祸首，它们通常与 ORM 工具或框架以及它们生成查询的方式有关。

1. ORM 框架

像 Java 这样的面向对象语言通常需要使用关系数据库。这要么意味着开发人员或数据库管理员需要编写（优化）SQL 请求，要么他们需要使用中间层，如 ORM 框架，为该数据库生成兼容的请求。虽然功能强大，但 ORM 框架在创建未优化查询（包括 N+1 查询）方面享有盛誉。

2. 延迟加载

默认情况下，像 Hibernate 这样的 ORM 框架可以在其生成的数据库请求中使用 FetchType.LAZY。而且，由于这些查询没有保持会话，因此每次请求服务需要时，都会对该数据库进行 N+1 次查询。

3. 开发人员和数据库管理员

事实是，这些 ORM 框架虽然很方便，但无法取代开发人员或数据库管理员自己编写请求的诚实努力。而且，由于 ORM 工具在开发人员没有太多监督的情况下生成查询（除了功能），因此开发人员在生产中出现之前不会看到这个问题。