Rails自关联模型预加载优化：如何减少重复SQL查询

数据表结构 #

• Category: id, name, parent_id（parent_id是自关联外键，指向其他Category记录）
• CategoryImage: id, url, category_id
• CategoryImageHistory: id, user_id, category_image_id

当前代码与问题 #

我需要加载所有层级的分类（从顶层到子级）及其关联的图片和图片历史，目前用的代码是：

Category.where(parent_id: nil)
  .includes(category_image: :category_image_history, children: [category_image: :category_image_history])

这段代码能正常返回数据，关联方法（.children、.category_images等）也能正常调用，但会生成重复的SQL查询：

SELECT categories.* FROM categories WHERE parent_id is NULL
SELECT category_images.* FROM category_images WHERE category_images.category_id IN (..)
SELECT category_image_histories.* FROM category_image_histories WHERE category_image_histories.category_image_id IN (..)
SELECT categories.* FROM categories WHERE categories.parent_id IN (..)
SELECT category_images.* FROM category_images WHERE category_images.category_id IN (..)
SELECT category_image_histories.* FROM category_image_histories WHERE category_image_histories.category_image_id IN (..)

能看到category_images和category_image_histories的查询被执行了两次——先查顶层分类的关联数据，再查子分类的。想找Rails原生的优化方式，实现先一次性查出所有分类（含子级），再一次性查出所有关联的图片和历史记录，同时保证数据关联正确。

可以分两步处理，先拿到全量分类集合，再一次性预加载所有关联数据：

1. 获取所有层级的分类 #

先拿到顶层分类，再获取所有子分类，合并成完整的分类集合。这里提供两种方式：

方式1：递归查询（适合层级少的场景） #

# 先拿顶层分类ID
top_category_ids = Category.where(parent_id: nil).pluck(:id)
all_category_ids = top_category_ids.dup
current_child_ids = top_category_ids

# 递归取出所有子分类ID
loop do
  child_ids = Category.where(parent_id: current_child_ids).pluck(:id)
  break if child_ids.empty?
  all_category_ids += child_ids
  current_child_ids = child_ids
end

# 获取包含层级结构的全量分类
all_categories = Category.where(id: all_category_ids).includes(:children)

方式2：CTE递归查询（适合层级多的场景，Rails 6+支持） #

用with_recursive可以一次性查出所有层级的分类，性能更优：

all_categories = Category.with_recursive(all_categories: <<-SQL)
  SELECT * FROM categories WHERE parent_id IS NULL
  UNION ALL
  SELECT c.* FROM categories c JOIN all_categories ac ON c.parent_id = ac.id
SQL

2. 一次性预加载所有关联数据 #

基于全量分类集合，一次性预加载category_image和对应的category_image_history：

all_categories = all_categories.includes(category_image: :category_image_history)

3. 保持原返回结构（可选） #

如果需要和原代码一样返回顶层分类数组，直接从全量集合里筛选即可：

top_categories_with_includes = all_categories.select { |c| c.parent_id.nil? }

优化后的SQL效果 #

优化后只会生成3条核心SQL（CTE方式是1条分类查询+2条关联查询）：

-- 递归方式：先查顶层分类ID，再查全量分类
SELECT categories.* FROM categories WHERE id IN (所有分类ID)
-- CTE方式：一条查询拿到所有分类
WITH RECURSIVE all_categories AS (...) SELECT * FROM all_categories
-- 一次性查所有图片
SELECT category_images.* FROM category_images WHERE category_id IN (所有分类ID)
-- 一次性查所有图片历史
SELECT category_image_histories.* FROM category_image_histories WHERE category_image_id IN (所有图片ID)

这样就彻底避免了重复的关联查询，同时保持了Rails原生的关联加载逻辑，数据关联的正确性完全没问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者nanakondor