【数据库优化】深入理解 N+1 查询问题及其解决方案

Ynchen

发布于 2025-12-17 20:09:36

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一、示例数据库表

为了更直观，我们先准备四张表：标签表、分类表、文章表、文章-标签关系表。

1. 标签表（t_tag）

id	tag_name	create_time
1	Java	2025-08-01 10:00:00
2	Python	2025-08-01 10:00:00
3	C++	2025-08-01 10:00:00
4	Spring	2025-08-01 10:00:00
5	MyBatis	2025-08-01 10:00:00

2. 分类表（t_category）

id	category_name	create_time
1	后端开发	2025-08-01 10:00:00
2	数据分析	2025-08-01 10:00:00
3	系统编程	2025-08-01 10:00:00

3. 文章表（t_article）

id	title	content	category_id	create_time
1	Java 基础教程	...	1	2025-08-01 10:05:00
2	Python 爬虫实战	...	2	2025-08-01 10:06:00
3	C++ STL 详解	...	3	2025-08-01 10:07:00
4	Spring 入门指南	...	1	2025-08-01 10:08:00
5	MyBatis 使用技巧	...	1	2025-08-01 10:09:00

4. 文章-标签关系表（t_article_tag）

id	article_id	tag_id
1	1	1
2	2	2
3	3	3
4	4	4
5	4	1
6	5	5
7	5	1

一、什么是 N+1 查询问题？

1. 现象

假设我们要获取所有标签，并统计每个标签下的 文章数量。最直观的写法可能是：

-- 第 1 次查询：获取所有标签
SELECT * FROM t_tag;

-- 接下来每个标签再执行一次查询
SELECT COUNT(*) FROM t_article_tag WHERE tag_id = 1; 
SELECT COUNT(*) FROM t_article_tag WHERE tag_id = 2; 
SELECT COUNT(*) FROM t_article_tag WHERE tag_id = 3; 
SELECT COUNT(*) FROM t_article_tag WHERE tag_id = 4; 
...

如果有 100 个标签，就会执行 1 + 100 = 101 条 SQL。这样随着数据量的增加，数据库压力会 指数级膨胀，页面加载也会变得非常缓慢。

2. 定义

N+1 查询问题：当获取一组数据时，额外对每个数据再次执行查询，导致总共执行 1 + N 条 SQL 语句。

这种问题在 ORM 框架（如 MyBatis、Hibernate、JPA）中非常常见。

二、如何发现 N+1 查询问题？

发现比解决更重要。最直接的方法就是：打开 SQL 日志或查看后端应用程序日志。

当你访问一个列表页面时，如果日志中出现了以下模式：

SELECT * FROM t_tag;
SELECT COUNT(*) FROM t_article_tag WHERE tag_id = 1;
SELECT COUNT(*) FROM t_article_tag WHERE tag_id = 2;
SELECT COUNT(*) FROM t_article_tag WHERE tag_id = 3;
...

恭喜你，十有八九遇到的就是 N+1 查询问题。

📌 小技巧

在开发环境中打开 MyBatis 的 SQL 打印功能（mybatis.configuration.log-impl=org.apache.ibatis.logging.stdout.StdOutImpl）。
如果日志里同类 SQL 成批出现，就要警惕。

三、N+1 查询的优化方案

解决的核心思想是：

尽量减少 SQL 执行次数，把多次查询合并成少数几次查询。

常见有两种方式：

1. 批量查询 + 程序组装

适合做 统计、计数 这类操作。

示例：统计每个标签下的文章数

// 1. 查询所有标签
List<Tag> tags = tagMapper.selectList(...);

// 2. 一次性批量查询所有标签的文章数量
@Select("SELECT tag_id, COUNT(article_id) AS article_count 
FROM t_article_tag GROUP BY tag_id")
@MapKey("tag_id")
Map<Long, Long> selectArticleCountByTagId();

// 3. 内存组装，避免循环查库
Map<Long, Long> articleCountMap = selectArticleCountByTagId();

List<TagVO> result = tags.stream().map(tag -> {
    TagVO vo = new TagVO();
    vo.setId(tag.getId());
    vo.setName(tag.getTagName()); // 注意这里是 tagName
    vo.setArticleCount(articleCountMap.getOrDefault(tag.getId(), 0L));
    return vo;
}).toList();  // toList() 返回一个 List<TagVO>

//查询结果
[
  { "id": 1, "name": "Java", "articleCount": 2 },
  { "id": 2, "name": "Spring", "articleCount": 1 },
  { "id": 3, "name": "MySQL", "articleCount": 1 },
  { "id": 4, "name": "Redis", "articleCount": 1 },
  { "id": 5, "name": "消息队列", "articleCount": 1 }
]

📊 优化效果：无论有多少个标签，最终都只需要 2 条 SQL。

2. 使用 JOIN 一次查出

适合做 关联查询。

示例：查询文章及其分类名

SELECT 
    a.*, 
    c.category_name 
FROM 
    t_article a
LEFT JOIN 
    t_category c ON a.category_id = c.id;

这样，数据库直接返回文章和分类信息，避免了 “先查文章再查分类” 的 N+1 查询。

四、进一步优化：缓存

SQL 优化解决了 N+1 问题后，还可以引入缓存进一步加速。

Spring Cache + Redis 是常见选择：

@Cacheable(cacheNames = "tag", key = "'list'")
public List<TagVO> listAllTag() {
    // 返回优化后的查询结果
}

这样：

缓存命中时 → 0 次 SQL 查询
缓存失效时 → 只执行 1-2 次高效 SQL

五、总结

N+1 查询问题：常见性能陷阱，尤其出现在 ORM 框架中。
发现方式：观察 SQL 日志，警惕循环型查询。
解决思路：
1. 批量查询 + 程序组装
2. JOIN 查询
进一步优化：缓存结果，减少数据库压力。

📌 经验法则：

避免循环查库
多用批量 SQL
善用日志 & 缓存

六、思维导图（逻辑结构）

N+1 查询问题
│
├── 定义与现象
│   └── 1+N 次查询，性能低下
│
├── 如何发现
│   └── SQL 日志 → 重复查询模式
│
├── 解决方案
│   ├── 批量查询 + 内存组装
│   └── JOIN 查询
│
└── 进一步优化
    └── 缓存（Spring Cache + Redis）

💡 写在最后： N+1 查询问题是后端开发的常见性能杀手。掌握它，不仅能让你的系统更高效，也能在面试中体现出你对性能优化的思考深度。

本文参与腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。

原始发表：2025-12-12，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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