カテゴリー: プログラミング

こんにちは、らいか(@hideiwa1)です。

今回は、DBを扱う上で注意するべき「N＋１問題」について解説します。

N＋１問題とは

リレーションを使用する場合、関連するモデルには「遅延読み込み」という特性があります。
「遅延読み込み」とはどういう事かというと、

つまり、リレーションをしただけではクエリを実行しないという事です。

実際のコードで、どのような事が起きるのかを見てみましょう。

「User」と「Item」が「1対多」でリレーションしているとします。
このとき、すべてのuserとitemを取得すると、以下の通りになります。

  $user = User::all();

  foreach($users as $user)
  {
      $user->items;
  }

この時、どのようなクエリが実行されているかというと、

  select * form Users;
  
  select * from Items where Items.user_id = 1 and Items.user_id is not null;
  select * from Items where Items.user_id = 2 and Items.user_id is not null;
  …

このように、

・まず「users」テーブルより全件を取得
・次に、user_id毎に「Items」テーブルから一致するものを取得

という流れになっています。

この時、「users」が全10件あったとすると、

・「users」テーブルより全件を取得　→　１回
・user_id毎に「Items」テーブルから一致するものを取得　→　１～１０で10回

合計で11回、クエリを実行することになります。
これが「N＋１問題」となります。
（１０件を取得するのに、１１回クエリを実行する）

解決方法は？

正直なところ、対象が10件程度でしたらそれほど影響はありません。
しかし、これが100件、1000件と増えた場合はどうでしょうか？

クエリの数が多くなれば、その分処理速度が低下することになります。
そのため、基本的にN＋１問題は避けなければなりません。

N＋１問題の解決方法は、「with」メソッドを使用する方法です。

withメソッドには、「Eagerロード（積極的読み込み）」という特徴があります。
Eagerロードでは、データが事前に取得されます。

先ほどと同じ例を使って、流れを見てみましょう。

  $user = User::with('item')->get();

  foreach($users as $user)
  {
      $user->items;
  }

この際に実行されるクエリは、

  select * form Users;
  
  select * from Items where Items.user_id in (1, 2, ･･･);

このように、

・まず「users」テーブルより全件を取得
・次に、「Items」テーブルから全件を取得

と、2つへ削減されました。
そして、件数が増えてもクエリが増えることはありません。

まとめ

こんにちは、らいか(@hideiwa1)です。

今回は、laravelでテーブル同士を関連付ける「リレーション」の使い方を解説します。
これにより、関連するテーブル同士の扱いが容易になります。

リレーションとは

複数のテーブルを扱う場合、テーブル同士が関連していることがあります。
例えば、「ユーザー」と「買った商品」、「商品」と「商品のカテゴリー」などです。

例えばこのような、「ユーザー」と「買った品物」のテーブルがあったとします。

リレーションを使わない場合、ユーザーの名前と買った品物を取得するには次のようになります。

  $user_id = 1;
  $user = User::find($user_id);
  $user_name = $user->name;  //名前の取得

  $item = Item::where('user_id', '=', $user_id) -> get();
  $item_name = $item->name; //品物名の取得

これをリレーションを使用すると、次のように簡潔に書くことが出来ます。

  $user_id = 1;
  $user = User::find($user_id);
  $user_name = $user->name;  //名前の取得

  $item_name = $user->item->name  //品物名の取得

リレーションの設定

では、実際にリレーションの設定をしていきましょう。

まず、テーブル同士の関係には大きく分けて「１対１」、「１対多」、「多対多」の3種類があります。

1対1

「1対1」の関係は、1つのモデルが1つのモデルと関連している状態です。
例えば、「users」テーブルの1人のユーザーが、「items」テーブルの1つの品物とのみ関連している状態です。

この状態では、1つのユーザーは、1つの品物とだけ関係しています。
また、1つの品物も、1つのユーザーとだけ関係があります。

この時、「users」テーブルが「親」、「items」テーブルが「子」となります。
（「子」テーブルには、「親」テーブルのIDを持つ必要があります。）

この場合のリレーションの設定は、各モデル内で次のように行います。

  app/Models/User.php  //親モデル

  namespace App\Models;

  use Illuminate\Database\Eloquent\Model;

  class User extends Model
  {
      /**
       * ユーザーに関連している品物の取得
       */
      public function item()
      {
          return $this->hasOne(Item::class);
      }
  }

  app/Models/Item.php  //子モデル

  namespace App\Models;

  use Illuminate\Database\Eloquent\Model;

  class Item extends Model
  {
      /**
       * 品物に関連しているユーザーの取得
       */
      public function user()
      {
          return $this->belongsTo(User::class);
      }
  }

この設定により、モデルからリレーション先のモデルを呼び出すことが出来ます。
さらに、リレーション先のモデルのプロパティを呼び出すことも可能です。

  $item = User::find(1)->item;
  $item_name = User::find(1)->item->name;

1対多

次に「1対多」の関係です。
こちらは、1つのモデルが複数のモデルと関連している状態です。
例えば、「users」テーブルの1人のユーザーが、「items」テーブルの複数の品物と関連している状態です。

この状態では、1つのユーザーは、複数の品物と関係しています。
また、1つの品物は、1つのユーザーとだけ関係があります。

この時、「users」テーブルが「親」、「items」テーブルが「子」となります。
（「子」テーブルには、「親」テーブルのIDを持つ必要があります。）

この場合のリレーションの設定は、各モデル内で次のように行います。

  app/Models/User.php  //親モデル

  namespace App\Models;

  use Illuminate\Database\Eloquent\Model;

  class User extends Model
  {
      /**
       * ユーザーに関連している品物の取得
       */
      public function items()  //　複数形
      {
          return $this->hasMany(Item::class);
      }
  }

  app/Models/Item.php  //子モデル

  namespace App\Models;

  use Illuminate\Database\Eloquent\Model;

  class Item extends Model
  {
      /**
       * 品物に関連しているユーザーの取得
       */
      public function user()
      {
          return $this->belongsTo(User::class);
      }
  }

「1対1」の時と変わって、親モデルのメソッドが「複数形」になっているのに注意です。
これは、1つのユーザーに対して複数の子モデルが関連しているためです。

そのため、各プロパティにアクセスするにはforeachなどで各配列ごとにする必要があります。

  $items = User::find(1)->items;
  foreach(User::find(1)->items as $item)
  {
      $item_name[] = $item->name;
  }

多対多

次に「多対多」の関係です。
こちらは、複数のモデルが複数のモデルと関連している状態です。
例えば、「users」テーブルの1人のユーザーが、「items」テーブルの複数の品物と関連している状態です。
さらに、「items」テーブルの1つの品物も、「users」テーブルの複数のユーザーと関連しています。

この状態では、1つのユーザーは、複数の品物と関係しています。
また、1つの品物は、複数のユーザーと関係があります。

この場合は、2つのテーブルを結びつける「中間テーブル」が必要になります。
中間テーブルは2つのモデルを「_（アンダースコア）」でつなげます。
また、要素に「（モデル名）_id」のカラムを持たせます。

この場合のリレーションの設定は、各モデル内で次のように行います。

  app/Models/User.php 

  namespace App\Models;

  use Illuminate\Database\Eloquent\Model;

  class User extends Model
  {
      /**
       * ユーザーに関連している品物の取得
       */
      public function items()  //　複数形
      {
          return $this->belongsToMany(Item::class);
      }
  }

  app/Models/Item.php 

  namespace App\Models;

  use Illuminate\Database\Eloquent\Model;

  class Item extends Model
  {
      /**
       * 品物に関連しているユーザーの取得
       */
      public function users()  //　複数形
      {
          return $this->belongsToMany(User::class);
      }
  }

今回も複数モデルが取得されるため、各プロパティにアクセスするにはforeachなどで各配列ごとにする必要があります。

  $items = User::find(1)->items;
  foreach(User::find(1)->items as $item)
  {
      $item_name[] = $item->name;
  }

「多対多」のリレーションの使い方については、こちらの記事も参考にしてください。

【laravel】リレーションbelongsToManyの使い方

リレーションの応用

外部キーを変更する

リレーションは、自動的に外部キーを「親モデルの名前＋_id」であると想定します。
先の「users」（親）と「items」（子）の例では、子モデルに「user_id」が存在すると想定しています。

しかし、設計上別の名前にしたい場合もあると思います。
その際には、リレーション時に外部キーの名称を指定することが出来ます。
（第２引数に指定します）

また、親モデルのid以外を関連付けたい場合も、リレーションでkeyを指定することが出来ます。
（第３引数に指定します）

  //外部キーをcustomer_keyへ変更
  return $this->hasOne(Item::class, 'customer_key');

  //usersテーブルのcustomer_idを利用
  return $this->hasOne(Item::class, 'customer_key', 'customer_id');

リレーションのデータを全件取得する

今までは1つのモデルについて、リレーション先のモデルを取得していました。
今回は、全部のモデルに対して取得してみたいと思います。

  $users = User::all();
  foreach($users as $user)
  {
      $items[] = $user->item;
  }

この方法でもよいのですが、「N+1問題」があるためにあまり推奨されません。
（ここでは詳しく説明しませんが、クエリの効率が良くありません。）

【laravel】N＋１問題について考える

よりクエリの効率をよくするためには、「with」メソッドを使用します。

  $users = User::with('item')->get();
  foreach($users as $user)
  {
      $items[] = $user->item;
  }

まとめ

こんにちは、らいか(@hideiwa1)です。

今回は、laravelでテーブル同士を関連付ける【belongsToMany】の使い方を解説します。
これにより、多対多のテーブルの扱いが容易になります。

リレーションの基本

まずは、laravelにおけるリレーションの確認です。

リレーションとは、データベースのテーブル同士を関連づける機能です。
例えば、「users」テーブルと「items」テーブルを例にしてみましょう。

1対1

ユーザーが1つの品物だけを持っていて、その品物がすべて１つずつの場合、「users」テーブルと「items」テーブルの関係は「1対1」の関係です。

1対多

ユーザーが複数の品物を持っていて、その品物がすべて１つずつの場合、「users」テーブルと「items」テーブルの関係は「1対多」の関係です。

多対多

ユーザーが複数の品物を持っていて、その品物が複数存在する場合、「users」テーブルと「items」テーブルの関係は「多対多」の関係です。
今回使用するのは、こちらのケースになります。

【laravel】リレーションの基本

belongsToManyの使い方

テーブル設計

では、早速リレーションの設定をしていきましょう。

まずは、各テーブルを作成します。
「多対多」の場合、2つのテーブルを結びつける「中間テーブル」が必要となります。

中間テーブルを作成する際の注意点ですが、以下の通りです。

今回の場合、「item_user」テーブルとなります。

リレーションの設定

中間テーブルが作成出来たら、今度はモデルへのリレーションの設定です。

「多対多」の場合、「belongsToMany」メソッドを使って新しいメソッドを作成します。
userモデル、itemモデルのそれぞれに設定が必要となります。

  app/Models/User.php

  public funcion items()
  {
      return $this->belongsToMany(Item::class);
  }

  app/Models/Item.php

  public funcion users()
  {
      return $this->belongsToMany(User::class);
  }

データを追加する

次に、中間テーブルへデータを追加していきましょう。
データを追加するには、「attach」メソッドを使用します。

  $user = User::find(1);

  $item_id = 2;

  $user->items()->attach($item_id);

こちらの例では、user_id:1、item_id:2　のデータが追加されます。

また、attach()　の引数には配列を 指定することも可能です。

データを取得する

次に、リレーション先からデータを取り出してみましょう。

リレーション先のデータにアクセスする際には、プロパティ名を指定します。
中間テーブルのデータにアクセスする際には、「pivot」属性を使用します。

belongsToMany で関連付けられたモデルには、自動的に pivot 属性が割り当てられます。
この属性の中には、中間テーブルを示すモデルが含まれています。

  $user = User::find(1);

  foreach($user->items as $item)
  {
      echo $item->name;
      echo $item->pivot->item_id;
  }

データを更新する

中間テーブルのデータを更新する際には、「sync」メソッドを使用します。

syncメソッドを使用すると、引数に指定されたIDのみが中間テーブルに残るように更新されます。

  $user = User::find(1);

  $user->items()->sync([1,3]);

データを削除する

データを削除する際には、「detach」メソッドを使用します。

detachメソッドを使用すると、該当するデータを中間テーブルから削除します。
各モデルのデータは、そのままデータベースに残ります。

  $user = User::find(1);

  $user->items()->detach(1);
    //user_id:1、item_id:1のデータを削除する

  $user->items()->detach();
    //user_id:1のデータを全て削除する

使い方の応用例

中間テーブルに項目を追加する

初期状態では、中間テーブルには各モデルキーのみが存在します。
この中間テーブルに対して、追加の項目を設定したい場合は、リレーションの設定で項目の指定が必要となります。

項目を指定するには、「withPivot」メソッドを使用します。
また、created_at および updated_at のタイムスタンプを使用する場合は、「withTimestamps」メソッドを使用します。

  app/Models/User.php

  public funcion items()
  {
      return $this->belongsToMany(Item::class)
          ->withPivot('count', 'price')
          ->withTimestamps();
  }

保存する際は、attachの第2引数へ追加データの配列を指定します。
sync を使用する場合は、指定のIDに追加データを指定します。

  $user = User::find(1);

  $item_id = 2;

  $user->items()->attach($item_id, ['count' => 3]);

  $user->items()->sync([1 => ['count' => 3], 3]);

中間テーブルにメソッドを追加する

中間テーブルへメソッドを追加したい場合、中間テーブルのカスタムピボットモデルを定義する必要があります。

作成する際は、Model ではなく、Pivot を継承する点が注意です。

  app/Models/ItemUser.php

  namespace App\Models;

  use Illuminate\Database\Eloquent\Relations\Pivot;

  class ItemUser extends Pivot

  public funcion hello()
  {
     echo 'hello';
  }

次に、リレーションへ「using」メソッドを追加します。
これにより、中間テーブルのメソッドを使用することが出来るようになります。

  app/Models/User.php

  public funcion items()
  {
      return $this->belongsToMany(Item::class)
          ->using(ItemUser::class);
  }

メソッドを呼び出す際は、「pivot」属性を使用します。

  $user = User::find(1);

  foreach($user->items as $item)
  {
      echo $item->pivot->hello();
  }

まとめ