作為 Ruby on Rails 開發人員，瞭解優化資料庫查詢以提高效能和增強使用者體驗非常重要。Active Record 是 Rails ORM（物件關係對映）工具，具有高效查詢資料庫的強大功能。
查詢優化是一個複雜的課題，這方面的書籍很多。在此，我們將探討一些技術和技巧，以優化 Active Record 查詢，提高應用程式的速度和響應能力。
使用選擇性列檢索
優化 Active Record 查詢的最有效方法之一是從資料庫中只檢索必要的列。通過指定所需的確切列，可以最大限度地減少在資料庫和 Rails on Ruby 應用程式之間傳輸的資料。例如，如果我們只想使用資料庫中的名稱，那麼我們可以使用以下列：
# Unoptimized Practice: Retrieving all columns User.all # Optimized Practice: Selecting specific columns User.select(:id, :name)
採用快速載入
通過提前載入關聯記錄，快速載入有助於減少資料庫查詢次數。通過預先載入關聯記錄，可以避免 N+1 查詢問題，即對每條關聯記錄執行額外查詢。下面是一個 N+1 查詢問題的示例，然後我們將介紹一種名為俄羅斯娃娃快取（Russian Doll Caching）的替代技術。
# N+1 query problem
users = User.all
users.each { |user| puts user.posts.count } # Executes one query for users and N queries for posts (N = number of users)
在上述示例中，我們先獲取所有使用者，然後遍歷每個使用者以獲取其相關帖子的計數。這樣會執行 N 次額外查詢，導致效能下降。
為了解決這個問題，我們可以使用 includes 方法進行急迫載入，如下所示：
# Eager loading solution
users = User.includes(:posts).all
users.each { |user| puts user.posts.count } # Executes two queries: one for users and one for posts (regardless of user count)
通過使用 includes(:posts) 方法，我們只需兩次查詢即可載入所有使用者的關聯帖子。 includes 方法有效地預載了關聯資料，無需額外查詢，大大提高了效能。
替代技術：俄羅斯娃娃快取
除了急切載入，優化資料庫查詢的另一種技術是俄羅斯娃娃快取。這種技術涉及快取分層資料結構及其關聯，從而無需冗餘查詢即可進行高效檢索。
讓我們舉一個例子，檢索部落格文章及其相關評論的列表：
# Without caching (N+1 query problem) @posts = Post.all @posts.each do |post| @comments = post.comments # Perform actions with comments end
在上述程式碼中，迴圈的每次迭代都會觸發一次查詢，以獲取每篇文章的評論，從而導致 N 次額外查詢。
要實現俄羅斯娃娃快取，我們可以使用片段快取等快取方法。通過快取整個檢視或部分檢視，包括相關記錄，我們可以避免多餘的查詢。下面是一個例子：
# With Russian Doll Caching <% cache @posts do %> <% @posts.each do |post| %> <% cache post do %> <%= post.title %> <% post.comments.each do |comment| %> <%= comment.content %> <% end %> <% end %> <% end %> <% end %>
在此實現中，我們使用 cache 輔助器快取 @posts 物件和每個單獨的帖子。在渲染檢視或部分檢視時，Rails 會在執行任何程式碼前檢查快取，從而消除了額外查詢的需要。
通過實施俄羅斯娃娃快取，你可以最大限度地減少資料庫查詢，並高效地檢索分層資料結構及其關聯，從而優化效能。
快速載入是一種強大的技術，可通過預載入關聯來避免 N+1 查詢問題。此外，俄羅斯娃娃快取（Russian Doll Caching）通過快取分層資料結構及其關聯，為優化資料庫查詢提供了另一種方法。
通過使用這些技術，您可以提高 Ruby on Rails 應用程式的效能和響應速度。選擇最適合你的應用程式需求和複雜性的方法。
在開發應用程式時，有一些工具可以幫助你識別 N+1 查詢。例如，Bullet、Rack Mini Profiler 和 Prosopite 等工具就值得您在專案中嘗試。
利用索引
索引可以讓資料庫更快地定位記錄，從而提高查詢效能。在 Active Record 中，您可以在資料庫模式中新增索引，尤其是在查詢中經常使用的列上。例如：
# Add index to improve performance add_index :users, :email
此外，還有一些 gem 可以幫助您確定應在何處新增索引，如 lol_dba 或 database_consistency gem。
利用條件優化資料庫查詢
在構建查詢時，請考慮使用資料庫特定的條件功能來避免不必要的資料檢索。Active Record 提供了各種優化查詢條件的方法，如 where 、 limit 、 offset 和 order 。下面是一個例子：
# Unoptimized query
users = User.all
users.select { |user| user.age > 18 && user.age < 25 }
# Optimized query
users = User.where(age: 19..24).all
批量處理大型資料集
由於記憶體限制，處理大型資料集可能會影響效能。可以考慮使用批處理技術將查詢分解成較小的塊，從而減少記憶體使用。這種方法在執行更新或刪除記錄等操作時尤其有用。
不過，要實現最佳效能，正確使用批處理非常重要。讓我們來看一個批處理不佳的示例，看看它如何對應用程式產生負面影響：
# Unoptimized Practice: Naive batch processing users = User.all users.each do |user| # Perform operations on user record end
在上述程式碼片段中，我們使用 User.all 從資料庫中獲取所有使用者記錄。在處理大型資料集時，這可能會帶來嚴重的效能問題，因為它會一次性將所有記錄載入到記憶體中。因此，應用程式可能會消耗過多的記憶體資源，執行速度也會減慢。
為了解決這個問題，讓我們使用更優化的批處理方法來重構程式碼：
# Optimized Practice: Batch processing with `find_in_batches` User.find_in_batches(batch_size: 1000) do |users_batch| users_batch.each do |user| # Perform operations on user record end end
在這個更新的實現中，我們使用了 Active Record 提供的 find_in_batches 方法。該方法以 batch_size 指定的較小批次獲取記錄，從而減少了記憶體佔用。它在自己的記憶體上下文中處理每批記錄，大大提高了應用程式處理大型資料集時的效能。
通過使用 find_in_batches ，可以有效地以節省記憶體的方式處理大型資料集。請記住，要根據應用程式的需要和可用的系統資源來調整 batch_size 。
小結
優化 Active Record 查詢對於提高 Rails on Ruby 應用程式的效能至關重要。通過遵循本文概述的技巧（包括選擇性列檢索、急切載入、索引、優化條件和批處理），您可以顯著提高資料庫查詢的速度和效率。
請記住，對查詢進行微調不僅能改善使用者體驗，還能減輕資料庫伺服器的負載。牢記這些優化技巧，你的 Ruby on Rails 應用程式就能流暢執行，即使資料量很大。Happy coding！
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