Giới thiệu

Thay vì đếm các bản ghi liên quan trong cơ sở dữ liệu mỗi khi tải trang, tính năng bộ nhớ đệm bộ đếm của ActiveRecord (hay còn gọi là counter_cache) cho phép lưu trữ bộ đếm và cập nhật nó mỗi khi một đối tượng được liên kết được tạo hoặc xóa. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu tất cả về bộ nhớ đệm đếm trong ActiveRecord.

Nội dung

Hãy lấy ví dụ điển hình về blog với các bài báo và các phản hồi. Mỗi bài viết có thể có nhiều phản hồi và chúng ta muốn hiển thị số lượng phản hồi bên cạnh tiêu đề của mỗi bài viết trên trang các bài blog để thể hiện mức độ phổ biến của nó.

# app/controllers/articles_controller.rb
class ArticlesController < ApplicationController
  def index
    @articles = Article.all
  end

  # ...
end

Chúng ta không phải tải trước các phản hồi , vì chúng ta không hiển thị dữ liệu của chúng trên trang index. Chúng ta đang cần hiển thị số lượng, vì vậy chúng ta chỉ quan tâm đến số lượng phản hồi cho mỗi bài viết. Ở trong controllers này đã tìm tất cả các bài báo và đặt chúng vào biến @articles để hiển thị trên view.

<!-- app/views/articles/index.html.erb -->
<h1>Articles</h1>

<% @articles.each do |article| %>
<article>
  <h1><%= article.title %></h1>
  <p><%= article.description %></p>
  <%= article.responses.size %> responses
</article>
<% end %>

View lặp lại danh sách các bài viết và hiển thị tiêu đề, mô tả và số lượng phản hồi mà mỗi bài viết nhận được. Bởi vì chúng ta gọi article.responses.size trong view, ActiveRecord biết nó cần đếm số lượng phản hồi liên kết thay vì tải toàn bộ các phản hồi cho mỗi bài viết. Một chú ý nhỏ nhưng mọi người hay không để ý đó là dù dùng .count nghe có vẻ là lựa chọn hợp lý hơn để đếm số lượng phản hồi, nhưng chúng ta nên sử dụng .size, bởi vì .count sẽ luôn thực hiện một truy vấn COUNT, trong khi .size sẽ bỏ qua truy vấn nếu các phản hồi đã được tải.

Started GET "/articles" for 127.0.0.1 at 2018-06-14 16:25:36 +0200
Processing by ArticlesController#index as HTML
  Rendering articles/index.html.erb within layouts/application
  Article Load (0.2ms)  SELECT "articles".* FROM "articles"
  ↳ app/views/articles/index.html.erb:3
  (0.2ms)  SELECT COUNT(*) FROM "responses" WHERE "responses"."article_id" = ?  [["article_id", 2]]
  ↳ app/views/articles/index.html.erb:7
  (0.3ms)  SELECT COUNT(*) FROM "responses" WHERE "responses"."article_id" = ?  [["article_id", 3]]
  ↳ app/views/articles/index.html.erb:7
  (0.1ms)  SELECT COUNT(*) FROM "responses" WHERE "responses"."article_id" = ?  [["article_id", 4]]
  ↳ app/views/articles/index.html.erb:7
  (0.1ms)  SELECT COUNT(*) FROM "responses" WHERE "responses"."article_id" = ?  [["article_id", 5]]
  ↳ app/views/articles/index.html.erb:7
  (0.1ms)  SELECT COUNT(*) FROM "responses" WHERE "responses"."article_id" = ?  [["article_id", 6]]
  ↳ app/views/articles/index.html.erb:7
  (0.1ms)  SELECT COUNT(*) FROM "responses" WHERE "responses"."article_id" = ?  [["article_id", 7]]
  ↳ app/views/articles/index.html.erb:7
  (0.1ms)  SELECT COUNT(*) FROM "responses" WHERE "responses"."article_id" = ?  [["article_id", 8]]
  ↳ app/views/articles/index.html.erb:7
  (0.1ms)  SELECT COUNT(*) FROM "responses" WHERE "responses"."article_id" = ?  [["article_id", 9]]
  ↳ app/views/articles/index.html.erb:7
  (0.1ms)  SELECT COUNT(*) FROM "responses" WHERE "responses"."article_id" = ?  [["article_id", 10]]
  ↳ app/views/articles/index.html.erb:7
  (0.1ms)  SELECT COUNT(*) FROM "responses" WHERE "responses"."article_id" = ?  [["article_id", 11]]
  ↳ app/views/articles/index.html.erb:7
  Rendered articles/index.html.erb within layouts/application (23.1ms)
Completed 200 OK in 52ms (Views: 45.7ms | ActiveRecord: 1.6ms)

Yêu cầu trang index danh sách các blog xảy ra vấn đề** N+1 queries** , vì ActiveRecord lazy-loads số lượng phản hồi cho mỗi bài viết trong một truy vấn riêng biệt.

Sử dụng COUNT() từ truy vấn

Để tránh chạy thêm một truy vấn cho mỗi bài viết, chúng ta có thể join các bảng bài viết và phản hồi lại với nhau để đếm các phản hồi liên quan trong một truy vấn.

# app/controllers/articles_controller.rb
class ArticlesController < ApplicationController
  def index
    @articles = Article.
      joins(:responses).
      select("articles.*", 'COUNT("responses.id") AS responses_count').
      group('articles.id')
  end

  # ...
end

Trong ví dụ này, chúng ta kết hợp các phản hồi trong truy vấn các bài viết và chọn COUNT("responses.id") đếm số lượng phản hồi. Chúng ta sẽ nhóm theo ID của article để tính số phản hồi cho mỗi bài viết. Như vậy trên view, chúng ta sẽ cần sử dụng responses_count thay vì gọi size để lấy số lượng phản hồi.
Giải pháp này ngăn chặn các truy vấn phụ bằng cách làm cho truy vấn đầu tiên chậm hơn và phức tạp hơn. Mặc dù đây là bước đầu tiên tốt trong việc tối ưu hóa hiệu suất của trang này, nhưng chúng ta có thể tiến thêm một bước nữa là lưu vào bộ nhớ đệm để chúng ta không cần đếm từng phản hồi cho mỗi lần xem trang.

Counter cache

Vì các bài viết trên blog thường được đọc thường xuyên hơn là được cập nhật, counter cache là một cách tối ưu hóa tốt để làm cho việc truy vấn trang này nhanh hơn và đơn giản hơn.
Thay vì đếm số lượng phản hồi mỗi khi bài viết được hiển thị, bộ nhớ đệm đếm giữ một bộ đếm phản hồi riêng biệt được lưu trữ trong mỗi hàng cơ sở dữ liệu của bài viết. Bộ đếm cập nhật bất cứ khi nào một phản hồi được thêm vào hoặc xóa bỏ.
Điều này cho phép trang index article hiển thị với một truy vấn cơ sở dữ liệu mà không cần join bảng phản hồi trong truy vấn. Để thiết lập bộ nhớ này, bạn để tùy chọn counter_cache: true trong quan hệ belongs_to giữa bảng response và bảng article.

# app/models/response.rb
class Response
  belongs_to :article, counter_cache: true
end

Điều này yêu cầu một trường cho bảng Article được đặt tên responses_count. Tùy chọn counter_cache đảm bảo số lượng trong field tự động cập nhật bất cứ khi nào một phản hồi được thêm vào hoặc bị xóa.
Chú ý là chúng ta có thể ghi đè tên trường bằng cách sử dụng symbol thay vì true làm giá trị mặc định cho tùy chọn counter_cache. Chúng ta tạo một cột mới trong cơ sở dữ liệu của mình để lưu trữ số lượng.

$ rails generate migration AddResponsesCountToArticles responses_count:integer
      invoke  active_record
      create    db/migrate/20180618093257_add_responses_count_to_articles.rb
$ rake db:migrate
== 20180618093257 AddResponsesCountToArticles: migrating ======================
-- add_column(:articles, :responses_count, :integer)
  -> 0.0016s
== 20180618093257 AddResponsesCountToArticles: migrated (0.0017s) =============

Bởi vì số lượng phản hồi hiện đã được lưu trong bộ nhớ cache trong bảng article, chúng ta không cần join bảng response trong truy vấn article nữa. Chúng ta sẽ sử dụng Article.all để tìm nạp tất cả các bài báo trong controller.

# app/controllers/articles_controller.rb
class ArticlesController < ApplicationController
  def index
    @articles = Article.all
  end

  # ...
end

Chúng ta không cần thay đổi view, vì Rails tự hiểu là sử dụng counter_cache cho phương thức .size.

<!-- app/views/articles/index.html.erb -->
<h1>Articles</h1>

<% @articles.each do |article| %>
<article>
  <h1><%= article.title %></h1>
  <p><%= article.description %></p>
  <%= article.responses.size %> responses
</article>
<% end %>

Gửi yêu cầu tải lại trang index article, chúng ta có thể thấy một truy vấn đang được thực thi. Bởi vì mỗi bài báo đã biết số lượng phản hồi của nó, nó không cần phải truy vấn bảng response nữa.

Started GET "/articles" for 127.0.0.1 at 2018-06-14 17:15:23 +0200
Processing by ArticlesController#index as HTML
  Rendering articles/index.html.erb within layouts/application
  Article Load (0.2ms)  SELECT "articles".* FROM "articles"
  ↳ app/views/articles/index.html.erb:3
  Rendered articles/index.html.erb within layouts/application (3.5ms)
Completed 200 OK in 42ms (Views: 36.5ms | ActiveRecord: 0.2ms)

Counter caches cho liên kết phạm vi

Lệnh gọi lại bộ nhớ đệm bộ đếm của ActiveRecord chỉ kích hoạt khi tạo hoặc xóa bản ghi, vì vậy việc thêm bộ đệm bộ đếm vào một liên kết có phạm vi sẽ không hoạt động. Đối với các trường hợp nâng cao, chẳng hạn như chỉ đếm số phản hồi đã xuất bản (trường enum status là published), chúng ta có thể sử dụng các tính năng với gem "counter_culture".

Cập nhật counter_cache

Đối với các bài viết có trước bộ nhớ cache của bộ đếm, bộ đếm sẽ không đồng bộ, vì nó là 0 theo mặc định. Chúng ta có thể “đặt lại” một bộ đếm cho một đối tượng bằng cách sử dụng phương thức .reset_counters trên nó và truyền ID của đối tượng và bảng quan hệ mà bộ đếm sẽ được cập nhật.

Article.reset_counters(article.id, :responses)

Để đảm bảo điều này chạy trên production khi chúng ta triển khai, chúng ta sẽ đưa nó vào một quá trình migration chạy trực tiếp sau khi thêm cột trong lần chạy migration cuối cùng.

$ rails generate migration PopulateArticleResponsesCount --force
      invoke  active_record
      create    db/migrate/20180618093443_populate_article_responses_count.rb

Trong quá trình migration, chúng ta sẽ gọi Article.reset_counters cho mỗi bài viết, truyền ID của article và :responses là tên quan hệ.

# db/migrate/20180618093443_populate_article_responses_count.rb
class PopulateArticleResponsesCount < ActiveRecord::Migration[5.2]
  def up
    Article.find_each do |article|
      Article.reset_counters(article.id, :responses)
    end
  end
end

Quá trình migration này cập nhật số lượng cho tất cả các bài viết trong cơ sở dữ liệu bao gồm cả những bài viết tồn tại trước bộ nhớ đệm bộ đếm.

Callbacks

Bởi vì bộ đệm bộ đếm sử dụng lệnh gọi lại để cập nhật bộ đếm, các phương thức thực thi trực tiếp lệnh SQL (như khi sử dụng #delete thay vì #destroy) sẽ không cập nhật bộ đếm.
Trong các tình huống mà điều đó xảy ra vì một lý do nào đó, có thể hợp lý nếu bạn thêm một task Rake hoặc một background job giúp các số lượng được đồng bộ hóa theo định kỳ.

namespace :counters do
  task update: :environment do
    Article.find_each do |article|
      Article.reset_counters(article.id, :responses)
    end
  end
end

Tổng kết

Việc ngăn chặn N+1 queries bằng cách đếm các đối tượng được liên kết trong truy vấn có thể hữu ích, nhưng bộ đếm trong bộ nhớ đệm là cách nhanh hơn để hiển thị bộ đếm cho hầu hết các ứng dụng. Các bộ đếm được lưu trong bộ nhớ cache tích hợp của ActiveRecord có thể giúp ích rất nhiều và các tùy chọn như counter_culture có thể được sử dụng cho các yêu cầu phức tạp hơn. Hi vọng bài viết này sẽ giúp ích được cho bạn phần nào. Chúc bạn thành công. )
Nguồn tham khảo: https://blog.appsignal.com/2018/06/19/activerecords-counter-cache.html

Giới thiệu

Nội dung

Sử dụng COUNT() từ truy vấn

Counter cache

Counter caches cho liên kết phạm vi

Cập nhật counter_cache

Callbacks

Tổng kết

Phần 2 hướng dẫn Cache trong Laravel 8

Sử dụng bộ nhớ cache để lưu dữ liệu tạm thời - In-MemoryCache

Session, Cache, Cookie

Polymorphic Associations trong Ruby on Rails

Laravel 8: Tìm hiểu về Cache (phần 1)

Lưu trữ bộ nhớ đệm với counter_cache của ActiveRecord

Tăng tốc độ dữ liệu Nodejs bằng cách sử dụng Redis Cache

Ruby on Rails - Cache function của 1 model trong ActiveRecord model

In-memory cache là gì?

Surprising Insights into Active Record Callbacks