为何获取数据库首个空闲Device Type Id的第二种代码更优？

需求背景 #

在预定义的ID范围（如10-20）内，从数据库中获取首个未被使用的Device Type Id。例如现有ID列表为[1,2,4,10,11,12,14]，范围10-20时需返回13。

两种实现代码 #

第一种实现 #

firstFreeId = Enumerable.Range(_idRangeFrom.Value + 1, _idRangeTo.Value).First(i => !_dbContext.DeviceTypes.Any(dt => dt.DeviceTypeId == i));

第二种实现 #

var deviceTypeIds = _dbContext.DeviceTypes.Where(e => e.DeviceTypeId > _idRangeFrom.Value && e.DeviceTypeId < _idRangeTo.Value).Select(e => e.DeviceTypeId);
firstFreeId = Enumerable.Range(_idRangeFrom.Value + 1, _idRangeTo.Value).First(i => !deviceTypeIds.Any(dtId => dtId == i));

（注：_idRangeFrom和_idRangeTo为预定义范围，_dbContext.DeviceTypes是EF对应数据库的DeviceTypes表上下文）

第二种实现的核心优势 #

• 数据库查询次数大幅减少
  第一种实现会对Enumerable.Range生成的每个ID发起单独的数据库查询（Any(dt => dt.DeviceTypeId == i)），如果范围跨度大，会产生数十甚至上百次数据库请求。而第二种实现仅执行一次范围查询，把目标区间内已存在的所有ID一次性拉取到内存，后续判断全在内存中完成，仅需1次数据库请求，极大降低了网络连接和数据库交互的开销。

• 降低数据库负载
  多次小查询会频繁占用数据库连接，增加CPU与IO消耗；单次范围查询能更好地利用数据库查询优化器，尤其当DeviceTypeId有索引时，范围扫描的效率远高于多次单值匹配查询。

• 缩短数据库交互窗口
  虽然两种实现都存在并发场景下的竞态风险（比如查询到空闲ID后被其他线程抢先占用），但第二种实现的数据库操作时间更短，一定程度上降低了这类问题的发生概率。

• 内存判断效率更高
  把目标区间内的已用ID加载到内存后，后续的Any判断是纯内存操作，相比第一种每次都要走网络请求到数据库，响应速度提升明显，尤其是当范围内已用ID数量不多时，优势更突出。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Standej