Laravel Prevent Lazy Loading 踩坑心得及原理分析

By Emmie | | 2 minutes
Laravel

在 Laravel 當中，我們可以透過「動態關聯屬性(Dynamic relationship properties)」直接取得 Model 的關聯資料，而該行為被官方稱為 「Lazy Loading」，當取值時就會自動將關聯資料載入，非常方便。但使用上一不小心就很有可能會造成 N+1 問題。

N+1 問題通常是指，在得到一個 Models of Collection/Array 後，又在遍歷每個 Model 時，透過 Lazy Loading 取得其關聯資料，會導致 有 N 個 Model 就會執行 N+1 次 Query。過多的 DB Query 次數可能會對效能造成嚴重影響。

Laravel 8 開始就有提供避免 Lazy Loading 的方法， 只要在 App\Providers\AppServiceProvider 當中的 boot() 方法裡面加上：

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// app/Providers/AppServiceProvider.php
use Illuminate\Database\Eloquent\Model;

public function boot()
{
    Model::preventLazyLoading(! app()->isProduction()); //預設為 true
}

如此一來，當 Lazy Loading 被觸發時，就會直接拋出例外 (Illuminate\Database\LazyLoadingViolationException)

而當初該新功能發布時，laravel-news 網站有一篇文章就在介紹這個功能。該篇文章當中舉的例子為，有兩個 Model - User 和 Posts 為一對多關係：

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$user = User::first();

$user->posts; // 這邊就會觸發 Lazy Loading, 將所有 user 的 post 都從 DB 撈出

所以如果加上 Model::preventLazyLoading() ，執行上面範例時應該就會拋出 Illuminate\Database\LazyLoadingViolationException 阻止我們透過 Lazy Loading 得到 posts。

於是打開專案來試試，卻發現一切正常，沒有例外拋出…

Untitled

但如果換一個方法試試：

Untitled

這時候才會如預期拋出例外。

另外，如果當 DB 裡只有一筆 user 資料，就算像上面這樣取 all()，也不會拋出例外。

Untitled

一開始很疑惑為什麼範例的 code 執行後沒有拋出例外，所以就研究了一下原始碼的部分，順便看一下這個功能是如何實現的。

原始碼分析

首先，從 Illuminate\Database\Eloquent\Model::preventLazyLoading() 這個方法開始看起：

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public static function preventLazyLoading($value = true)
{
    static::$modelsShouldPreventLazyLoading = $value;
}

這邊會將 Illuminate\Database\Eloquent\Model 當中的一個靜態屬性 $modelsShouldPreventLazyLoading 設值成傳入的布林值。

該屬性預設為 false：

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protected static $modelsShouldPreventLazyLoading = false;

但其實 Illuminate\Database\Eloquent\Model 另外還有一個非靜態屬性 $preventsLazyLoading（待會會提到在哪裡被使用）

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public $preventsLazyLoading = false;

當執行 DB Query，取得 App\Models\User 時(eg: User::first();)，會進入以下方法

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//src/Illuminate/Database/Eloquent/Builder.php
public function hydrate(array $items)
{
    $instance = $this->newModelInstance();

    return $instance->newCollection(array_map(function ($item) use ($items, $instance) {
        $model = $instance->newFromBuilder($item);

        if (count($items) > 1) {
            $model->preventsLazyLoading = Model::preventsLazyLoading();
        }

        return $model;
    }, $items));
}

如果執行 User::first()，此處的 $items 引數會是一個陣列，內含一個 stdClass 物件 (從 users table 取出的第一個 row 的資料)，像這樣：

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 array:1 [
  0 => {#4352
    +"id": 1
    +"name": "Mrs. Gisselle Sauer"
    +"email": "dion.kiehn@example.com"
    +"email_verified_at": "2022-12-22 03:53:59"
    +"password": "$2y$10$92IXUNpkjO0rOQ5byMi.Ye4oKoEa3Ro9llC/.og/at2.uheWG/igi"
    +"remember_token": "jq4qLUs2qQ"
    +"created_at": "2022-12-22 03:53:59"
    +"updated_at": "2022-12-22 03:53:59"
  }
]

接著在遍歷陣列的過程中，將遍歷到的 stdClass 物件轉成 Eloquent Model 時，會先判斷如果 $items 陣列長度大於 1，才會將這個 Model(在此範例也就是 App\Models\User)的 $preventsLazyLoading 屬性設為Model::preventsLazyLoading() 的值，而這個靜態方法其實回傳的就是先前我們在 App\Providers\AppServiceProvider 設定的靜態屬性 $modelsShouldPreventLazyLoading：

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public static function preventsLazyLoading()
{
    return static::$modelsShouldPreventLazyLoading;
}

接著，當呼叫 $user->posts 時，會進入 Illuminate\Database\Eloquent\Concerns\HasAttributes 當中的 getRelationValue() 方法:

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// src/Illuminate/Database/Eloquent/Concerns/HasAttributes.php
public function getRelationValue($key)
    {
        ...

        if ($this->preventsLazyLoading) { // here
            $this->handleLazyLoadingViolation($key);
        }

        return $this->getRelationshipFromMethod($key);
    }

當 $preventsLazyLoading 為 true 時，就會拋出例外

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// src/Illuminate/Database/Eloquent/Concerns/HasAttributes.php
protected function handleLazyLoadingViolation($key)
{
    ...

    throw new LazyLoadingViolationException($this, $key);
}

也就是說，從 DB 取出的資料筆數需大於 1 ，對該 Model 取關聯時才會觸發 Prevent Lazy Loading 的效果。

所以如果撈出的結果都是一筆資料，就也不會觸發 Prevent Lazy Loading 了。

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$user = User::first(); // 只有從 DB 撈出一筆資料
$user->posts; // no exception

$users = User::all(); // 假使 DB 裏其實也只有一筆 user 資料
$users[0]->posts; // no exception

其實按照常理，大概能夠理解爲什麼會有這種效果，因為只有一個 Model 的時候，取得其底下關聯，應該不能算是 N+1 問題。（不過該網站的例子為什麼這樣舉就不得而知，算是小踩坑了下）