Hibernate one-to-one 的N+1问题分析及其解决方法

什么是N+1问题呢？

我们举一个例子来说明这个问题。
还是以 husband vs wife（夫：妻） 模型为例。
他们是一对一（one-to-one）的关系。并假设HUSBAND表为主表，WIFE表为从表。

CreateTables.sql

[java] view plain copy

1. #
2. #husbandTABLE
3. #
4. CREATETABLEHUSBAND(
5. IDCHAR(32)NOTNULL,
6. NAMECHAR(32)NOTNULL,
7. PRIMARYKEY(id)
8. )
10. #
11. #wifeTABLE
12. #
13. CREATETABLEWIFE(
14. IDCHAR(32)NOTNULL,
15. NAMECHAR(32)NOTNULL,
16. HUSBAND_IDCHAR(32)NOTNULL,
17. PRIMARYKEY(id),
18. FOREIGNKEY(HUSBAND_ID)REFERENCEHUSBAND(ID)
19. )

WIFE.HUSBAND_ID是一个外键，引用HUSBAND.ID。

假设在
Husband.hbm.xml里
定义与Wife的one-to-one关系。如下：

[java] view plain copy

1. <one-to-one
2. name="wife"
3. cascade="all"
4. class="mypackage.Wife"
5. property-ref="husbandId">
6. </one-to-one>

如果我们使用HQL或Criteria查询时，例如：

FROM Husband h WHERE h.name = :name

或与其他表作联结查询时，比如：
FROM Husband h, Family f WHERE h.name = :name AND f.hid = h.id

之类的查询时，如果查询出的结果中存在N条数据，我们通过查看Hibernate打印出来的SQL语句，会发现Hibernate共向数据库发送了N+1条SQL查询。

为什么有这个问题呢？由于Husband表中未定义与Wife的关系（关系），所以Hibernate在查询时，Husband并不知道与它对应的Wife信息，所以Hibernate只有把Husband查询出来之后，再调用一次类似以下的查询，
SELECT * FROM WIFE WHERE HUSBAND_ID=?
把Wife信息查询出来，然后设置到Husband对象中加以关联。

所以如果存在N条数据，Hibernate会对每一条数据调用上面的SQL查询。从而一共会查询N+1次。

这就是one-to-one 的N+1问题。N+1问题造成大量SQL语句的执行，往往会引起严重的性能问题。

为了解决one-to-one 的N+1问题，笔者作了大量的测试，也查询了很多资料。
其中的测试包括使用fetch join等很多资料加以介绍的，结果one-to-one的情况，fetch join并不起效；另外，也尝试了
<one-to-one fetch="join" constrained="true" lazy="false" .../>
的定义形式，同样不行。

one-to-one 的N+1问题的解决方法

方法一：重新定义表结构，把关联字段放在主表一方。

然后在主表一方用many-to-one关联从表。

这种方法比较直观，也是最容易想到的方法。如下：
表HUSBAND定义：

[java] view plain copy

1. CREATETABLEHUSBAND(
2. IDCHAR(32)NOTNULL,
3. NAMECHAR(32)NOTNULL,
4. WIFE_IDCHAR(32)NOTNULL,
5. PRIMARYKEY(id),
6. FOREIGNKEY(WIFE_ID)REFERENCEWIFE(ID)
7. )

Husband.hbm.xml

[java] view plain copy

1. <many-to-one
2. name="wife"column="WIFE_ID"
3. not-null="false"
4. cascade="all"
5. class="mypackage.Wife">
6. </many-to-one>

方法二：表的结构定义不变。使用hibernate formula方程式。
方法如下：
Husband.hbm.xml

[java] view plain copy

1. <many-to-one
2. name="wife"
3. not-null="false"
4. cascade="all"
5. class="mypackage.Wife">
6. <formula>(selectw.IDfromWIFEwwherew.HUSBAND_ID=ID)</formula>
7. </many-to-one>

解说：
<formula>(select w.ID from WIFE w where w.HUSBAND_ID = ID)</formula>
该formula告诉HIBERNATE怎么与让Husband与Wife关联。

这样查询时，只会向数据库发送一条数据。
但是，如果需要从Husband对象存取Wife对象 [调用Husband.getWife()方法] 时：
List <Husband> list = query.list();
list.get(0).getWife();

Hibernate会动态向数据库发送一条查询数据。所以第2种方法，若要在页面上同时显示多条主表Husband与从表Wife的混合数据时，显然也会发生N+1问题。
但若只是显示多条Husband数据时，只发送一条SQL语句。

什么是N+1问题呢？

我们举一个例子来说明这个问题。
还是以 husband vs wife（夫：妻） 模型为例。
他们是一对一（one-to-one）的关系。并假设HUSBAND表为主表，WIFE表为从表。

CreateTables.sql

[java] view plain copy

1. #
2. #husbandTABLE
3. #
4. CREATETABLEHUSBAND(
5. IDCHAR(32)NOTNULL,
6. NAMECHAR(32)NOTNULL,
7. PRIMARYKEY(id)
8. )
10. #
11. #wifeTABLE
12. #
13. CREATETABLEWIFE(
14. IDCHAR(32)NOTNULL,
15. NAMECHAR(32)NOTNULL,
16. HUSBAND_IDCHAR(32)NOTNULL,
17. PRIMARYKEY(id),
18. FOREIGNKEY(HUSBAND_ID)REFERENCEHUSBAND(ID)
19. )

WIFE.HUSBAND_ID是一个外键，引用HUSBAND.ID。

假设在
Husband.hbm.xml里
定义与Wife的one-to-one关系。如下：

[java] view plain copy

1. <one-to-one
2. name="wife"
3. cascade="all"
4. class="mypackage.Wife"
5. property-ref="husbandId">
6. </one-to-one>

如果我们使用HQL或Criteria查询时，例如：

FROM Husband h WHERE h.name = :name

或与其他表作联结查询时，比如：
FROM Husband h, Family f WHERE h.name = :name AND f.hid = h.id

之类的查询时，如果查询出的结果中存在N条数据，我们通过查看Hibernate打印出来的SQL语句，会发现Hibernate共向数据库发送了N+1条SQL查询。

为什么有这个问题呢？由于Husband表中未定义与Wife的关系（关系），所以Hibernate在查询时，Husband并不知道与它对应的Wife信息，所以Hibernate只有把Husband查询出来之后，再调用一次类似以下的查询，
SELECT * FROM WIFE WHERE HUSBAND_ID=?
把Wife信息查询出来，然后设置到Husband对象中加以关联。

所以如果存在N条数据，Hibernate会对每一条数据调用上面的SQL查询。从而一共会查询N+1次。

这就是one-to-one 的N+1问题。N+1问题造成大量SQL语句的执行，往往会引起严重的性能问题。

为了解决one-to-one 的N+1问题，笔者作了大量的测试，也查询了很多资料。
其中的测试包括使用fetch join等很多资料加以介绍的，结果one-to-one的情况，fetch join并不起效；另外，也尝试了
<one-to-one fetch="join" constrained="true" lazy="false" .../>
的定义形式，同样不行。

one-to-one 的N+1问题的解决方法

方法一：重新定义表结构，把关联字段放在主表一方。

然后在主表一方用many-to-one关联从表。

这种方法比较直观，也是最容易想到的方法。如下：
表HUSBAND定义：

[java] view plain copy

1. CREATETABLEHUSBAND(
2. IDCHAR(32)NOTNULL,
3. NAMECHAR(32)NOTNULL,
4. WIFE_IDCHAR(32)NOTNULL,
5. PRIMARYKEY(id),
6. FOREIGNKEY(WIFE_ID)REFERENCEWIFE(ID)
7. )

Husband.hbm.xml

[java] view plain copy

1. <many-to-one
2. name="wife"column="WIFE_ID"
3. not-null="false"
4. cascade="all"
5. class="mypackage.Wife">
6. </many-to-one>

方法二：表的结构定义不变。使用hibernate formula方程式。
方法如下：
Husband.hbm.xml

[java] view plain copy

1. <many-to-one
2. name="wife"
3. not-null="false"
4. cascade="all"
5. class="mypackage.Wife">
6. <formula>(selectw.IDfromWIFEwwherew.HUSBAND_ID=ID)</formula>
7. </many-to-one>

解说：
<formula>(select w.ID from WIFE w where w.HUSBAND_ID = ID)</formula>
该formula告诉HIBERNATE怎么与让Husband与Wife关联。

这样查询时，只会向数据库发送一条数据。
但是，如果需要从Husband对象存取Wife对象 [调用Husband.getWife()方法] 时：
List <Husband> list = query.list();
list.get(0).getWife();

Hibernate会动态向数据库发送一条查询数据。所以第2种方法，若要在页面上同时显示多条主表Husband与从表Wife的混合数据时，显然也会发生N+1问题。
但若只是显示多条Husband数据时，只发送一条SQL语句。