Django ORM中的N+1问题，为什么总是被提起？

使用Django ORM时，我们常常会听到“N+1问题”。但是如果没有亲身经历，很难感受到这个问题的严重性。

简单来说，这就是“原本只需要执行一次的查询却被执行得远超预期的问题”。这样一来，页面加载速度可能会显著变慢，数据越多，性能下降会越严重。尤其在查询模型间有关联的数据时，这个问题尤为常见，因此使用ORM时必须理解这一点。

💡 N+1问题，简单理解一下

假设我们要创建一个博客系统。每个作者(Author)可以撰写多个文章(Post)。用Django模型表达如下。

from django.db import models

class Author(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)

class Post(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=255)
    content = models.TextField()
    author = models.ForeignKey(Author, on_delete=models.CASCADE)

每个作者(Author)可以撰写多个文章(Post)，因此关系为1:N。

现在假设我们要实现一个功能，输出所有作者的名字和他们撰写的文章标题。通常可以这样写：

⚠️ 发生N+1问题的代码

authors = Author.objects.all()  # (1) 第一个查询 (查询Author表)

for author in authors:
    print(author.post_set.all())  # (N) 独立查询每个Author的Post

执行一次后，加载时间可能会比预期更长。如果数据不多，可能不会显现出来，但如果作者有100名，文章超过500篇呢？问题就会开始显现。

🧐 实际执行的SQL查询

SELECT * FROM author;  -- 第1次执行
SELECT * FROM post WHERE author_id = 1;  -- 执行N次
SELECT * FROM post WHERE author_id = 2;
SELECT * FROM post WHERE author_id = 3;
...

随着作者数量的增加，查询的次数会呈几何级数增长。这就是N+1问题。

🚀 N+1问题常常在什么情况下发生？

实际上，是否熟练使用Django ORM都无关紧要，查询两个或以上模型相关数据时，几乎所有情况下都必须注意这个问题。尤其在以下情况下常会发生：

1️⃣ 在模板的循环中引用数据的情况

{% for author in authors %}
    
{{ author.name }}

    
    
        {% for post in author.post_set.all %}
            
  • {{ post.title }}
    • 
        {% endfor %}
    

{% endfor %}

在模板中使用循环访问数据时，每个对象都会产生额外的查询，从而导致性能下降。

2️⃣ 在视图函数中循环内引用相关模型

def blog_view(request):
    authors = Author.objects.all()  # 第一次查询 (查询Author)
    
    author_list = []
    for author in authors:
        author_list.append({
            'name': author.name,
            'posts': author.post_set.all()  # 额外产生N个查询
        })
    
    return render(request, 'blog.html', {'authors': author_list})

在视图函数而非模板中处理数据时，同样会出现此问题。

💡 亲身经历过的N+1问题

以前我创建过一个名为get_absolute_url()的自定义方法。这个方法通过组合模型的多个字段来生成URL，但在性能下降的问题出现后，我才找到原因。

class Post(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=255)
    slug = models.SlugField(unique=True)
    author = models.ForeignKey(Author, on_delete=models.CASCADE)

    def get_absolute_url(self):
        return f"/author/{self.author.name}/{self.slug}/"

每次调用这个方法时，self.author.name都会被执行，产生N个额外的查询。解决这个问题花了我相当长的时间。

✅ 总结：必须理解N+1问题的原因

  • 只要使用Django ORM，这个问题就可能随时发生。
  • 如果页面速度变慢，ORM可能正在执行比预期更多的查询。
  • 可能在模板、视图函数、模型方法的任何地方发生。
  • 数据越多，性能下降越严重。
  • ORM不会自动进行优化，因此需要手动检查执行的查询并进行优化。

✅ 在下一篇文章中，将讨论如何使用select_related和prefetch_related解决N+1问题。

Django ORM中的N+1查询问题