Lazy Loading چیست؟

به زبان ساده، Lazy Loading یک الگوی طراحی است که بارگذاری یک شیء یا داده‌های مرتبط با آن را تا زمانی که صراحتاً به آن نیاز نباشد، به تعویق می‌اندازد.

فرض کنید شما یک کلاس Author (نویسنده) دارید که لیستی از Books (کتاب‌ها) دارد.

• در حالت Eager Loading (بارگذاری مشتاق)، وقتی نویسنده را از دیتابیس می‌خوانید، تمام کتاب‌هایش را هم همان لحظه با یک دستور JOIN دریافت می‌کنید.

• در حالت Lazy Loading، وقتی نویسنده را می‌خوانید، لیست کتاب‌هایش خالی است (یا بهتر بگویم، هنوز لود نشده). تنها زمانی که در کد خود بنویسید author.Books، در آن لحظه EF Core یک کوئری جدید به دیتابیس می‌زند تا کتاب‌ها را بیاورد.

نکته کلیدی: Lazy Loading یعنی "داده‌ها را نگیر، مگر اینکه کُد من واقعاً آن‌ها را لمس کند."

نحوه فعال‌سازی Lazy Loading در EF Core

برخلاف نسخه‌های قدیمی Entity Framework (نسخه ۶ و قبل‌تر) که Lazy Loading در آن‌ها پیش‌فرض بود، در EF Core این قابلیت به صورت پیش‌فرض غیرفعال است تا از مشکلات کارایی جلوگیری شود. برای فعال‌سازی آن باید مراحل زیر را طی کنید:

۱. نصب پکیج Nuget

ابتدا باید پکیج Microsoft.EntityFrameworkCore.Proxies را نصب کنید.

۲. پیکربندی DbContext

در متد OnConfiguring یا در فایل Startup.cs (بسته به نسخه دات‌نت)، باید استفاده از Proxies را فعال کنید:

protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder optionsBuilder)
{
    optionsBuilder
        .UseLazyLoadingProxies() // فعال‌سازی
        .UseSqlServer("YourConnectionString");
}

۳. استفاده از کلمه کلیدی virtual

این مهم‌ترین گام است. تمام Propertyهای Navigation (روابط بین جداول) باید virtual تعریف شوند. EF Core با استفاده از این کلمه کلیدی، کلاسی را در زمان اجرا (Runtime) می‌سازد که کلاس شما را Override کرده و منطق بارگذاری دیتابیس را درون get آن پراپرتی قرار می‌دهد.

public class Author
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    
    // باید virtual باشد
    public virtual ICollection<Book> Books { get; set; }
}

public class Book
{
    public int Id { get; set; }
    public string Title { get; set; }
    
    // باید virtual باشد
    public virtual Author Author { get; set; }
}

چرا Lazy Loading محبوب است؟ (مزایا)

قبل از اینکه به سراغ مشکلات برویم، باید بدانیم چرا برنامه‌نویسان از آن استفاده می‌کنند:

1. راحتی توسعه (Convenience): برنامه‌نویس نیازی ندارد نگران نوشتن کوئری‌های پیچیده با .Include() باشد. هر جا به داده نیاز داشت، به آن دسترسی پیدا می‌کند.

2. کاهش مصرف حافظه اولیه: اگر شما یک لیست بزرگ از نویسندگان را لود کنید اما هیچ‌گاه نیاز به نمایش کتاب‌های آن‌ها نداشته باشید، Lazy Loading باعث می‌شود دیتای اضافی کتاب‌ها از دیتابیس واکشی نشود و رم سرور اشغال نگردد.

مشکلات و خطرات احتمالی (The Pitfalls)

اینجاست که داستان پیچیده می‌شود. Lazy Loading اگر بدون آگاهی استفاده شود، می‌تواند عملکرد برنامه را به شدت تخریب کند.

۱. مشکل N+1 Query Problem

این شایع‌ترین و مخرب‌ترین مشکل Lazy Loading است.

سناریو: فرض کنید می‌خواهید لیست ۱۰ نویسنده را نمایش دهید و جلوی نام هر کدام، عنوان اولین کتابشان را چاپ کنید.

// 1. یک کوئری برای گرفتن نویسندگان (1 Query)
var authors = context.Authors.ToList(); 

foreach (var author in authors)
{
    // 2. اینجا Lazy Loading فعال می‌شود
    // برای هر نویسنده یک کوئری جداگانه به دیتابیس زده می‌شود (N Queries)
    Console.WriteLine(author.Name + " - " + author.Books.FirstOrDefault()?.Title);
}

تحلیل تکنیکال:

• شما ۱ کوئری برای گرفتن لیست نویسندگان زدید.

• چون ۱۰ نویسنده دارید، حلقه ۱۰ بار تکرار می‌شود.

• در هر تکرار، دسترسی به author.Books باعث ارسال یک کوئری SELECT * FROM Books WHERE AuthorId = ... می‌شود.

• نتیجه: ۱۱ کوئری به دیتابیس ارسال شد!

اگر شما ۱۰۰۰ نویسنده داشته باشید، ۱۰۰۱ کوئری به دیتابیس می‌زنید. این ترافیک وحشتناک (Chatty Database) باعث کندی شدید برنامه می‌شود.

۲. مشکل Serialization (حلقه‌های بی‌پایان در API)

اگر از ASP.NET Core Web API استفاده می‌کنید و آبجکت‌های Entity خود را مستقیماً به عنوان خروجی JSON برمی‌گردانید، Lazy Loading فاجعه‌بار است.

وقتی JsonSerializer می‌خواهد شیء Author را به JSON تبدیل کند:

1. پراپرتی‌های عادی را می‌خواند.

2. به پراپرتی Books می‌رسد.

3. چون دسترسی پیدا کرد، EF Core کوئری می‌زند و کتاب‌ها را می‌آورد (Lazy Load).

4. سریالایزر وارد لیست Books می‌شود. هر کتاب یک پراپرتی Author دارد.

5. دسترسی به Book.Author دوباره باعث لود شدن نویسنده می‌شود.

6. این چرخه تا زمان پر شدن حافظه (StackOverflow) یا TimeOut شدن ادامه می‌یابد.

راه حل: همیشه از DTO (Data Transfer Object) استفاده کنید و هرگز Entity دارای Lazy Loading را مستقیماً سریالایز نکنید.

۳. همگام بودن (Synchronous Blocking)

دسترسی به یک پراپرتی (get) در سی‌شارپ همیشه Synchronous (همگام) است. شما نمی‌توانید بنویسید await author.Books.

بنابراین، وقتی Lazy Loading رخ می‌دهد، ترد (Thread) جاری مسدود می‌شود تا داده از دیتابیس بیاید.

در برنامه‌های وب با ترافیک بالا، مسدود کردن تردها (Thread Blocking) باعث کاهش شدید Scalability (مقیاس‌پذیری) سرور می‌شود، زیرا تردهای Thread Pool تمام می‌شوند. EF Core از Async برای کوئری‌های صریح پشتیبانی می‌کند، اما Lazy Loading ذاتاً Sync است.

۴. کوئری‌های پنهان (Hidden Network Roundtrips)

با Lazy Loading، کد شما تمیز به نظر می‌رسد، اما مشخص نیست کجا دیتابیس درگیر است. یک خط کد ساده در یک ویو (View) یا یک متد جانبی می‌تواند ناگهان باعث کندی شود چون شما نمی‌بینید که آن خط در حال فراخوانی دیتابیس است.

جدول مقایسه استراتژی‌ها

برای درک بهتر، بیایید سه روش اصلی بارگذاری را مقایسه کنیم:

چه زمانی از Lazy Loading استفاده کنیم؟

با تمام این مشکلات، آیا باید Lazy Loading را به کل فراموش کنیم؟ خیر. موارد استفاده‌ای وجود دارد:

1. برنامه‌های دسکتاپ (WPF/WinForms): جایی که تعداد کاربران کم است و Context برای مدت طولانی باز می‌ماند. در اینجا راحتی توسعه شاید به پرفورمنس بچربد.

2. Prototyping: وقتی می‌خواهید سریع یک نسخه اولیه بسازید و پرفورمنس هنوز اولویت نیست.

3. سناریوهای پیچیده منطقی: گاهی اوقات شما واقعاً نمی‌دانید آیا به داده‌های زیرمجموعه نیاز خواهید داشت یا نه، و هزینه Eager Loading (جوین‌های سنگین) بسیار بالاست. البته در اینجا Explicit Loading معمولاً گزینه امن‌تری است.

بهترین جایگزین‌ها (Best Practices)

برای داشتن یک برنامه با کارایی بالا (High Performance) در EF Core، پیشنهادات زیر را در نظر بگیرید:

۱. استفاده از Eager Loading

اگر می‌دانید به داده‌های مرتبط نیاز دارید، آن‌ها را همان اول بیاورید:

var authors = await context.Authors
    .Include(a => a.Books) // آوردن کتاب‌ها در همان کوئری اول
    .ToListAsync();

۲. استفاده از Projection (Select)

این بهترین و سریع‌ترین روش است. فقط داده‌هایی را که نیاز دارید انتخاب کنید (نه کل ستون‌های جدول را):

var result = await context.Authors
    .Select(a => new AuthorDto 
    {
        Name = a.Name,
        FirstBookTitle = a.Books.FirstOrDefault().Title // EF Core این را به یک SQL بهینه تبدیل می‌کند
    })
    .ToListAsync();

در این روش، EF Core تنها ستون‌های Name و Title را از دیتابیس می‌خواند و مشکل N+1 هم ایجاد نمی‌شود.

نتیجه‌گیری

Lazy Loading در EF Core ابزاری قدرتمند برای راحتی برنامه‌نویس است، اما در برنامه‌های وب مدرن و APIهای پربازدید، استفاده از آن ریسک بالایی دارد. مشکل N+1 و مسدودسازی تردها می‌تواند به سرعت برنامه شما را از کار بیندازد.

در پروژه‌های Enterprise و Web API، سعی کنید Lazy Loading را غیرفعال نگه دارید و به جای آن از Projection (.Select) برای سناریوهای فقط-خواندنی و Eager Loading (.Include) برای سناریوهای تجاری استفاده کنید. این کار کنترل کامل را در دستان شما نگه می‌دارد و از سورپرایزهای ناخوشایند در محیط Production جلوگیری می‌کند.