解决JPA懒加载典型的N+1问题-注解@NamedEntityGraph

EalenXie

发布于 2020-09-21 10:25:43

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发布于 2020-09-21 10:25:43

因为在设计一个树形结构的实体中用到了多对一，一对多的映射关系，在加载其关联对象的时候，为了性能考虑，很自然的想到了懒加载。

也由此遇到了N+1的典型问题 : 通常1的这方，通过1条SQL查找得到1个对象，而JPA基于Hibernate，fetch策略默认为select(并非联表查询)，由于关联的存在，又需要将这个对象关联的集合取出，集合数量是N，则要发出N条SQL，于是本来的1条联表查询SQL可解决的问题变成了N+1条SQL

我采取的解决方法是 : 不修改懒加载策略，JPA也不写native SQL，通过联表查询进行解决。

如果对该例子比较感兴趣或者觉得言语表达比较啰嗦，可查看完整的demo地址 : https://github.com/EalenXie/springboot-jpa-N-plus-One

场景如下 :

　　我设计了一个典型的二叉树结构实体叫做Area，代表的含义是区域 (省、市、区)。省是树的一级根节点，市是省的子节点，区是市的子节点。如 : 广东省，广州市，天河区

　　1 . Area实体设计采用自关联，关联的子集fetch策略为懒加载。

package name.ealen.entity;

import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonIgnore;
import org.hibernate.annotations.GenericGenerator;

import javax.persistence.*;
import java.util.List;

/**
 * Created by EalenXie on 2018/10/16 16:49.
 * 典型的 多层级 区域关系
 */

@Entity
@Table(name = "jpa_area")
public class Area {


    /**
     * Id 使用UUID生成策略
     */
    @Id
    @GeneratedValue(generator = "UUID")
    @GenericGenerator(name = "UUID", strategy = "org.hibernate.id.UUIDGenerator")
    private String id;

    /**
     * 区域名
     */
    private String name;

    /**
     * 一个区域信息下面很多子区域(多级) 比如 : 广东省  (子)区域 : 广州市  (孙)子区域 : 天河区
     */
    @ManyToOne(fetch = FetchType.LAZY)
    @JoinColumn(name = "parent_id")
    @JsonIgnore
    private Area parent;

    @OneToMany(mappedBy = "parent", fetch = FetchType.LAZY)
    private List<Area> children;


    public String getId() {
        return id;
    }

    public void setId(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Area getParent() {
        return parent;
    }

    public void setParent(Area parent) {
        this.parent = parent;
    }

    public List<Area> getChildren() {
        return children;
    }

    public void setChildren(List<Area> children) {
        this.children = children;
    }
}

　　2 . 为Area写一个简单的dao进行数据库访问：AreaRepository

package name.ealen.dao;

import name.ealen.entity.Area;
import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;

/**
 * Created by EalenXie on 2018/10/16 16:56.
 */
public interface AreaRepository extends JpaRepository<Area, String> {
}

　　3. 现在来进行一波关键性的测试 : 首先我们插入数据测试 :

    @Autowired
    private AreaRepository areaRepository;

    /**
     * 新增区域测试
     */
    @Test
    public void addArea() {

        // 广东省 (顶级区域)
        Area guangdong = new Area();
        guangdong.setName("广东省");
        areaRepository.save(guangdong);

        //广东省 下面的 广州市(二级区域)
        Area guangzhou = new Area();
        guangzhou.setName("广州市");
        guangzhou.setParent(guangdong);
        areaRepository.save(guangzhou);

        //广州市 下面的 天河区(三级区域)
        Area tianhe = new Area();
        tianhe.setName("天河区");
        tianhe.setParent(guangzhou);
        areaRepository.save(tianhe);

        //广东省 下面的 湛江市(二级区域)
        Area zhanjiang = new Area();
        zhanjiang.setName("湛江市");
        zhanjiang.setParent(guangdong);
        areaRepository.save(zhanjiang);

        //湛江市 下面的 霞山区(三级区域)
        Area xiashan = new Area();
        xiashan.setName("霞山区");
        xiashan.setParent(zhanjiang);
        areaRepository.save(xiashan);

    }

　　4 . 进行查询，并触发懒加载 :

    /**
     * 触发懒加载查询 典型的 N+1 现象
     */
    @Test
    @Transactional
    public void findAllArea() {
        List<Area> areas = areaRepository.findAll();
        System.out.println(JSONArray.toJSONString(areas.get(0)));
    }

　　此时，我们可以在控制台中看到，触发了懒加载，导致了N+1的问题。

　　上面我们首先发出 1 条SQL查出了所有的Area对象，然后为了取第一个中的关联对象发了5条SQL。

解决的方法如下 :

　　1 . 首先在实体上面注解@NamedEntityGraph，指明name供查询方法使用，attributeNodes 指明被标注为懒加载的属性节点

　　如下 : Category实体

package name.ealen.entity;

import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonIgnore;
import org.hibernate.annotations.GenericGenerator;

import javax.persistence.*;
import java.util.Set;

/**
 * Created by EalenXie on 2018/10/16 16:13.
 * 典型的 多层级 分类
 * <p>
 * :@NamedEntityGraph :注解在实体上 , 解决典型的N+1问题
 * name表示实体图名, 与 repository中的注解 @EntityGraph的value属性相对应,
 * attributeNodes 表示被标注要懒加载的属性节点 比如此例中 : 要懒加载的子分类集合children
 */

@Entity
@Table(name = "jpa_category")
@NamedEntityGraph(name = "Category.Graph", attributeNodes = {@NamedAttributeNode("children")})
public class Category {

    /**
     * Id 使用UUID生成策略
     */
    @Id
    @GeneratedValue(generator = "UUID")
    @GenericGenerator(name = "UUID", strategy = "org.hibernate.id.UUIDGenerator")
    private String id;

    /**
     * 分类名
     */
    private String name;

    /**
     * 一个商品分类下面可能有多个商品子分类(多级) 比如 分类 : 家用电器  (子)分类 : 电脑  (孙)子分类 : 笔记本电脑
     */
    @ManyToOne(fetch = FetchType.LAZY)
    @JoinColumn(name = "parent_id")
    @JsonIgnore
    private Category parent;                //父分类

    @OneToMany(mappedBy = "parent", fetch = FetchType.LAZY)
    private Set<Category> children;       //子分类集合

    public String getId() {
        return id;
    }

    public void setId(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Category getParent() {
        return parent;
    }

    public void setParent(Category parent) {
        this.parent = parent;
    }

    public Set<Category> getChildren() {
        return children;
    }

    public void setChildren(Set<Category> children) {
        this.children = children;
    }
}

　 2 . 在访问的dao的查询方法上面注解@EntityGraph，value属性值为@NamedEntityGraph的name属性值，如 CategoryRepository :

package name.ealen.dao;

import name.ealen.entity.Category;
import org.springframework.data.jpa.repository.EntityGraph;
import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;

import java.util.List;

/**
 * Created by EalenXie on 2018/10/16 16:19.
 */
public interface CategoryRepository extends JpaRepository<Category, String> {
    /**
     * 解决 懒加载 JPA 典型的 N + 1 问题
     */
    @EntityGraph(value = "Category.Graph", type = EntityGraph.EntityGraphType.FETCH)
    List<Category> findAll();
}

　　3 . 进行测试 : 新增一些分类

　　@Autowired
    private CategoryRepository categoryRepository;

    /**
     * 新增分类测试
     */
    @Test
    public void addCategory() {

        //一个 家用电器分类(顶级分类)
        Category appliance = new Category();
        appliance.setName("家用电器");
        categoryRepository.save(appliance);

        //家用电器 下面的 电脑分类(二级分类)
        Category computer = new Category();
        computer.setName("电脑");
        computer.setParent(appliance);
        categoryRepository.save(computer);

        //电脑 下面的 笔记本电脑分类(三级分类)
        Category notebook = new Category();
        notebook.setName("笔记本电脑");
        notebook.setParent(computer);
        categoryRepository.save(notebook);

        //家用电器 下面的 手机分类(二级分类)
        Category mobile = new Category();
        mobile.setName("手机");
        mobile.setParent(appliance);
        categoryRepository.save(mobile);

        //手机 下面的 智能机 / 老人机(三级分类)
        Category smartPhone = new Category();
        smartPhone.setName("智能机");
        smartPhone.setParent(mobile);
        categoryRepository.save(smartPhone);

        Category oldPhone = new Category();
        oldPhone.setName("老人机");
        oldPhone.setParent(mobile);
        categoryRepository.save(oldPhone);
    }

　　进行查询，并触发懒加载 :

    /**
     * 查找分类测试  已经解决了经典的 N+1 问题
     */
    @Test
    @Transactional
    public void findCategory() {
        List<Category> categories = categoryRepository.findAll();
        for (Category category : categories) {
            System.out.println(JSONArray.toJSONString(category));
        }
    }

　　此时可以看到控制台里面只发了一条联表查询就得到了关联对象。