分散カウンタ

多くのリアルタイムアプリにはカウンタとして働くドキュメントがあります。たとえば、投稿の「いいね」や特定のアイテムの「お気に入り」をカウントしたい場合があります。

Cloud Firestore では、1 つのドキュメントを 1 秒間に約 1 回しか更新できません。これはトラフィックの多いアプリケーションでは少なすぎる可能性があります。

解決策: 分散カウンタ

カウンタをもっと頻繁に更新できるようにするには、分散カウンタを作成します。各カウンタは「シャード」のサブコレクションを持つドキュメントであり、カウンタの値はシャードの値の合計です。

書き込みスループットはシャードの数に比例して増加するため、10 個のシャードを持つ分散カウンタは従来のカウンタの 10 倍の書き込みを処理できます。

ウェブ

// counters/${ID}
{
  "num_shards": NUM_SHARDS,
  "shards": [subcollection]
}

// counters/${ID}/shards/${NUM}
{
  "count": 123
}

Swift

// counters/${ID}
struct Counter {
    let numShards: Int

    init(numShards: Int) {
        self.numShards = numShards
    }
}

// counters/${ID}/shards/${NUM}
struct Shard {
    let count: Int

    init(count: Int) {
        self.count = count
    }
}SolutionCountersViewController.swift

Android

// counters/${ID}
public class Counter {
    int numShards;

    public Counter(int numShards) {
        this.numShards = numShards;
    }
}

// counters/${ID}/shards/${NUM}
public class Shard {
    int count;

    public Shard(int count) {
        this.count = count;
    }
}SolutionCounters.java

次のコードは、分散カウンタを初期化します。

ウェブ

function createCounter(ref, num_shards) {
    var batch = db.batch();

    // Initialize the counter document
    batch.set(ref, { num_shards: num_shards });

    // Initialize each shard with count=0
    for (let i = 0; i < num_shards; i++) {
        let shardRef = ref.collection('shards').doc(i.toString());
        batch.set(shardRef, { count: 0 });
    }

    // Commit the write batch
    return batch.commit();
}test.solution-counters.js

Swift

func createCounter(ref: DocumentReference, numShards: Int) {
    ref.setData(["numShards": numShards]){ (err) in
        for i in 0...numShards {
            ref.collection("shards").document(String(i)).setData(["count": 0])
        }
    }
}SolutionCountersViewController.swift

Android

public Task<Void> createCounter(final DocumentReference ref, final int numShards) {
    // Initialize the counter document, then initialize each shard.
    return ref.set(new Counter(numShards))
            .continueWithTask(new Continuation<Void, Task<Void>>() {
                @Override
                public Task<Void> then(@NonNull Task<Void> task) throws Exception {
                    if (!task.isSuccessful()) {
                        throw task.getException();
                    }

                    List<Task<Void>> tasks = new ArrayList<>();

                    // Initialize each shard with count=0
                    for (int i = 0; i < numShards; i++) {
                        Task<Void> makeShard = ref.collection("shards")
                                .document(String.valueOf(i))
                                .set(new Shard(0));

                        tasks.add(makeShard);
                    }

                    return Tasks.whenAll(tasks);
                }
            });
}SolutionCounters.java

カウンタをインクリメントするには、シャードをランダムに選択し、トランザクションでカウントをインクリメントします。

ウェブ

function incrementCounter(db, ref, num_shards) {
    // Select a shard of the counter at random
    const shard_id = Math.floor(Math.random() * num_shards).toString();
    const shard_ref = ref.collection('shards').doc(shard_id);

    // Update count in a transaction
    return db.runTransaction(t => {
        return t.get(shard_ref).then(doc => {
            const new_count = doc.data().count + 1;
            t.update(shard_ref, { count: new_count });
        });
    });
}test.solution-counters.js

Swift

func incrementCounter(ref: DocumentReference, numShards: Int) {
    // Select a shard of the counter at random
    let shardId = Int(arc4random_uniform(UInt32(numShards)))
    let shardRef = ref.collection("shards").document(String(shardId))

    // Update count in a transaction
    db.runTransaction({ (transaction, errorPointer) -> Any? in
        do {
            let shardData = try transaction.getDocument(shardRef).data() ?? [:]
            let shardCount = shardData["count"] as! Int
            transaction.updateData(["count": shardCount + 1], forDocument: shardRef)
        } catch {
            // Error getting shard data
            // ...
        }

        return nil
    }) { (object, err) in
        // ...
    }
}SolutionCountersViewController.swift

Android

public Task<Void> incrementCounter(final DocumentReference ref, final int numShards) {
    int shardId = (int) Math.floor(Math.random() * numShards);
    final DocumentReference shardRef = ref.collection("shards").document(String.valueOf(shardId));

    return db.runTransaction(new Transaction.Function<Void>() {
        @Override
        public Void apply(Transaction transaction) throws FirebaseFirestoreException {
            Shard shard = transaction.get(shardRef).toObject(Shard.class);
            shard.count += 1;

            transaction.set(shardRef, shard);
            return null;
        }
    });
}SolutionCounters.java

カウントの合計を取得するには、すべてのシャードを照会して count フィールドを合計します。

ウェブ

function getCount(ref) {
    // Sum the count of each shard in the subcollection
    return ref.collection('shards').get().then(snapshot => {
        let total_count = 0;
        snapshot.forEach(doc => {
            total_count += doc.data().count;
        });

        return total_count;
    });
}test.solution-counters.js

Swift

func getCount(ref: DocumentReference) {
    ref.collection("shards").getDocuments() { (querySnapshot, err) in
        var totalCount = 0
        if err != nil {
            // Error getting shards
            // ...
        } else {
            for document in querySnapshot!.documents {
                let count = document.data()["count"] as! Int
                totalCount += count
            }
        }

        print("Total count is \(totalCount)")
    }
}SolutionCountersViewController.swift

Android

public Task<Integer> getCount(final DocumentReference ref) {
    // Sum the count of each shard in the subcollection
    return ref.collection("shards").get()
            .continueWith(new Continuation<QuerySnapshot, Integer>() {
                @Override
                public Integer then(@NonNull Task<QuerySnapshot> task) throws Exception {
                    int count = 0;
                    for (DocumentSnapshot snap : task.getResult()) {
                        Shard shard = snap.toObject(Shard.class);
                        count += shard.count;
                    }
                    return count;
                }
            });
}SolutionCounters.java

制限事項

上記の解決策は Cloud Firestore で共有カウンタを作成するスケーラブルな方法ですが、次の制限に注意する必要があります。

シャードの数 - シャードの数は分散カウンタのパフォーマンスに影響を与えます。シャードが少なすぎると、再試行が必要となるトランザクションが発生し、結果的に書き込みが遅くなります。シャードが多すぎると、読み取り速度が遅くなり、コストがかかります。
コスト - シャードのサブコレクション全体を読み込まなければならないため、カウンタ値を読み取るコストはシャードの数に比例して増加します。