caching

Rails Caching Expert

Rails アプリケーションで、高速かつ正確なキャッシュを実装します。キャッシュの適用範囲よりも正確性を優先してください。古いデータを表示するより、処理が遅いほうがましです。

哲学

基本原則：

1. まずキャッシュの正確性を確保する — キャッシュミスは処理が遅くなるだけですが、古いデータはバグです
2. 無効化が最も難しい — キャッシュを追加するたびに、無効化も必要になります
3. キャッシュする前に計測する — 遅くないものはキャッシュしないでください
4. Rails 8 のデフォルトは Solid Cache — 特別な理由がない限り、これを使用してください
5. フラグメントキャッシュが基本 — 低レベルキャッシュではなく、ここから始めてください

キャッシュの階層（上にあるものほど優先）：

HTTP Caching (stale?/fresh_when)     ← Fastest: never even hits your app
Fragment Caching (cache helper)       ← Fast: skips view rendering
Collection Caching (cached: true)     ← Fast: batch cache reads
Low-Level Caching (Rails.cache)       ← Flexible: cache any computation
SQL Caching (automatic per-request)   ← Free: Rails does this for you

このスキルを使う場面

• ビュー、パーシャル、またはコストの高い計算にキャッシュを追加するとき
• キャッシュストア（Solid Cache、Redis、Memcached）を設定するとき
• 適切な無効化を伴うロシア人形キャッシュを実装するとき
• HTTP 条件付き GET（ETag、Last-Modified）を追加するとき
• 古いキャッシュやキャッシュ無効化の問題をデバッグするとき
• キャッシュ戦略でパフォーマンスを最適化するとき

手順

ステップ 1：キャッシュする対象を特定する

キャッシュのコードを書く前に、ボトルネックを特定してください。

# Check logs for slow queries or renders
grep "Completed" log/development.log | sort -t= -k2 -rn | head -20

# Use rack-mini-profiler or Rails server timing
# Look for: slow partials, N+1 queries, expensive computations

キャッシュに適した対象：

• ループ内でレンダリングされるパーシャル（商品カード、コメント一覧）
• コストの高い計算（レポート、集計、API 呼び出し）
• 変更頻度の低いコンテンツ（ナビゲーション、フッター、設定）
• 外部 API のレスポンス

キャッシュに適さない対象：

• リクエストごとに変わるコンテンツ（CSRF トークン、フラッシュメッセージ）
• ユーザーごとに異なるのに、ユーザー単位のキーを使っていないコンテンツ
• 適切にキーを設定せずに、認証が必要なコンテンツ
• データベースに書き込みを行うもの

ステップ 2：適切なキャッシュ戦略を選ぶ

戦略	用途	キャッシュキーの基準
フラグメントキャッシュ	ビューの HTML の一部をキャッシュする	レコード＋テンプレートのダイジェスト
コレクションキャッシュ	パーシャルのコレクションをレンダリングする	各レコード個別
ロシア人形キャッシュ	無効化を共有するネストされたフラグメント	touch を使ったレコード階層
低レベルキャッシュ	計算結果や API 呼び出しをキャッシュする	定義したカスタムキー
条件付き GET	レスポンス全体に変更がない	ETag または Last-Modified

ステップ 3：フラグメントキャッシュを実装する

基本的なフラグメントキャッシュ：

<% cache product do %>
  <%= render product %>
<% end %>

Rails は次のようなキーを生成します：views/products/show:abc123/products/1-20260101120000000000

キーには次の情報が含まれます：

• テンプレートツリーのダイジェスト（テンプレートを変更すると変わります）
• レコードの cache_key_with_version（レコードを更新すると変わります）

条件付きキャッシュ：

<% cache_if !current_user&.admin?, product do %>
  <%= render product %>
<% end %>

ユーザーまたはロケールごとに異なるコンテンツ用の複合キャッシュキー：

<% cache [current_user, I18n.locale, product] do %>
  <%= render product %>
<% end %>

ユーザーごとにコンテンツが変わる場合は、キャッシュキーにユーザーを含めてください。 含めないと、「Welcome, Ryan」をキャッシュして、すべての訪問者に表示してしまいます。これは最もよくあるキャッシュの間違いです。

ステップ 4：リストにはコレクションキャッシュを使う

ループ内で各項目をキャッシュするのではなく、コレクションキャッシュを使います。

<%# SLOW — one cache read per item %>
<% @products.each do |product| %>
  <% cache product do %>
    <%= render partial: "products/product", locals: { product: product } %>
  <% end %>
<% end %>

<%# FAST — batch cache read (multi-fetch) %>
<%= render partial: "products/product", collection: @products, cached: true %>

コレクションキャッシュは、1 回のラウンドトリップですべてのキャッシュエントリーを読み込みます。大規模なコレクションでは、これにより大幅に高速化できます。

コレクション用のカスタムキャッシュキー：

<%= render partial: "products/product",
           collection: @products,
           cached: ->(product) { [I18n.locale, product] } %>

ステップ 5：ロシア人形キャッシュを実装する

ロシア人形キャッシュとは、内側のキャッシュ破棄が touch によって外側へ伝播する、ネストされたキャッシュフラグメントです。

ビュー：

<% cache @category do %>
  <h2><%= @category.name %></h2>
  <% @category.products.each do |product| %>
    <% cache product do %>
      <%= render product %>
    <% end %>
  <% end %>
<% end %>

モデル — touch: true はキャッシュ無効化をチェーンの上位へ伝播します。

class Category < ApplicationRecord
  has_many :products
end

class Product < ApplicationRecord
  belongs_to :category, touch: true
end

商品を更新すると → その updated_at が変わり → touch: true によってカテゴリーの updated_at が更新され → 両方のキャッシュフラグメントが期限切れになります。

touch: true がないと、外側のキャッシュは古いデータを返します。 商品を更新してもカテゴリーの updated_at が変わらないため、カテゴリーのフラグメントは期限切れになりません。ロシア人形のチェーンに含まれるすべての belongs_to に touch: true が必要です。

複数レベルの touch チェーン：

class Store < ApplicationRecord
  has_many :categories
end

class Category < ApplicationRecord
  belongs_to :store, touch: true
  has_many :products
end

class Product < ApplicationRecord
  belongs_to :category, touch: true
  # Updating a product touches category, which touches store
end

ステップ 6：Rails.cache による低レベルキャッシュ

fetch を使用します。1 回の呼び出しで読み取りと書き込みを処理できます：

class Product < ApplicationRecord
  def competing_price
    Rails.cache.fetch("#{cache_key_with_version}/competing_price", expires_in: 12.hours) do
      Competitor::API.find_price(id)
    end
  end
end

低レベルキャッシュの主なルール：

1. AR レコードには cache_key_with_version を使用します — レコードが更新されると、自動的に無効になります
2. expires_in を設定します — 有効期限のないキャッシュには古いデータが蓄積し、デバッグが困難になります
3. Active Record オブジェクトではなく、ID またはプリミティブ値をキャッシュします — キャッシュされた AR オブジェクトは古くなり、コードの再読み込み時に問題が発生します

# Avoid — cached AR objects go stale and break on code reloads
Rails.cache.fetch("super_admins", expires_in: 12.hours) do
  User.super_admins.to_a
end

# Better — cache IDs, re-query fresh
ids = Rails.cache.fetch("super_admin_ids", expires_in: 12.hours) do
  User.super_admins.pluck(:id)
end
User.where(id: ids)

その他のキャッシュ操作：

Rails.cache.read("key")                    # Returns nil on miss
Rails.cache.write("key", value, expires_in: 1.hour)
Rails.cache.delete("key")
Rails.cache.exist?("key")
Rails.cache.increment("counter")
Rails.cache.decrement("counter")

# Delete by pattern (not supported by all stores)
Rails.cache.delete_matched("products/*")

# fetch_multi for batch operations
Rails.cache.fetch_multi("key1", "key2", "key3", expires_in: 1.hour) do |key|
  expensive_computation(key)
end

ステップ 7：HTTP 条件付き GET（stale? / fresh_when）

最も効果の大きいキャッシュです。レスポンスが生成されること自体を防ぎます。

独自のレスポンスロジックがある場合は stale? を使用します：

class ProductsController < ApplicationController
  def show
    @product = Product.find(params[:id])

    if stale?(@product)
      respond_to do |format|
        format.html
        format.json { render json: @product }
      end
    end
    # If fresh, Rails auto-sends 304 Not Modified
  end
end

シンプルなケース（デフォルトのテンプレートレンダリング）では fresh_when を使用します：

class ProductsController < ApplicationController
  def show
    @product = Product.find(params[:id])
    fresh_when @product
    # That's it — renders template if stale, 304 if fresh
  end

  def index
    @products = Product.all
    fresh_when @products
  end
end

オプションを明示的に指定する場合：

fresh_when last_modified: @product.updated_at.utc, etag: @product.cache_key_with_version

変更されることのないコンテンツの場合：

def show
  http_cache_forever(public: true) do
    render
  end
end

条件付き GET を使用する場面：

• 個々のレコードの表示ページ
• 更新パターンを予測できるインデックスページ
• クライアントがレスポンスをキャッシュする API エンドポイント
• 静的に近いページ（会社概要、利用規約など）

ステップ 8：キャッシュストアを設定する

Solid Cache（Rails 8 のデフォルト — こちらを使用）

SSD を使用するデータベースベースのキャッシュです。追加のインフラは必要ありません。

# config/environments/production.rb
config.cache_store = :solid_cache_store

# config/database.yml
production:
  primary:
    <<: *default
    database: storage/production.sqlite3
  cache:
    <<: *default
    database: storage/production_cache.sqlite3
    migrations_paths: db/cache_migrate

# config/cache.yml
default: &default
  store_options:
    max_age: <%= 60.days.to_i %>
    max_size: <%= 256.megabytes %>
    namespace: <%= Rails.env %>

Solid Cache を使用する理由：

• インフラが不要です。データベースを使うだけです
• RAM ベースのストアより大きなストレージ容量を利用できます（SSD は安価です）
• 設定可能な max_age による FIFO 方式の削除に対応しています
• 機密性の高いキャッシュデータの暗号化に対応しています
• 水平スケーリングのためのシャーディングに対応しています

その他のストア： Redis（:redis_cache_store）、Memory（:memory_store）、Null（:null_store）。エラーハンドリングを含む Redis の本番環境向け設定と、各ストアの詳細な比較については references/cache-stores.md を参照してください。

ステップ 9：開発環境でキャッシュを有効にする

bin/rails dev:cache    # Toggle caching on/off

これにより tmp/caching-dev.txt が作成または削除され、perform_caching が切り替わります。

開発環境で Solid Cache を使用する場合：

# config/environments/development.rb
config.cache_store = :solid_cache_store

また、開発環境の config/database.yml にキャッシュデータベースを追加します。

ステップ 10：キャッシュの動作をテストする

Rails のキャッシュ機能ではなく、キャッシュが正しく動作することをテストします：

class ProductTest < ActiveSupport::TestCase
  test "competing_price is cached" do
    product = products(:widget)

    # First call hits the API
    assert_equal 29.99, product.competing_price

    # Verify cache was written
    assert Rails.cache.exist?("#{product.cache_key_with_version}/competing_price")
  end

  test "touch propagation invalidates parent cache" do
    category = categories(:electronics)
    product = products(:widget)

    old_updated_at = category.updated_at
    product.update!(name: "New Name")

    assert_operator category.reload.updated_at, :>, old_updated_at
  end
end

リクエストテストでは、条件付き GET を検証します：

class ProductsControllerTest < ActionDispatch::IntegrationTest
  test "returns 304 when product unchanged" do
    product = products(:widget)

    get product_path(product)
    assert_response :success
    etag = response.headers["ETag"]

    get product_path(product), headers: { "HTTP_IF_NONE_MATCH" => etag }
    assert_response :not_modified
  end
end

よくある間違い

1. ユーザーキーを指定せずにユーザー固有のコンテンツをキャッシュする

<%# Wrong: all users see the same cached content %>
<% cache @dashboard do %>
  Welcome, <%= current_user.name %>!
  <%= render @dashboard.widgets %>
<% end %>

<%# Fixed: include user in cache key %>
<% cache [current_user, @dashboard] do %>
  Welcome, <%= current_user.name %>!
  <%= render @dashboard.widgets %>
<% end %>

2. 関連付けの touch がない

# Problem: updating a comment doesn't expire the post cache
class Comment < ApplicationRecord
  belongs_to :post
end

# Fixed: touch propagates invalidation to parent
class Comment < ApplicationRecord
  belongs_to :post, touch: true
end

3. Active Record オブジェクトをキャッシュする

# Problem: cached AR objects become stale and break on code reload
Rails.cache.fetch("featured") { Product.featured.to_a }

# Fixed: cache IDs, re-query fresh
ids = Rails.cache.fetch("featured_ids", expires_in: 1.hour) { Product.featured.pluck(:id) }
Product.where(id: ids)

4. 低レベルキャッシュに有効期限を設定しない

# Problem: cache lives forever, exchange rates go stale silently
Rails.cache.fetch("exchange_rates") { ExchangeRateAPI.current }

# Fixed: set expires_in so data refreshes
Rails.cache.fetch("exchange_rates", expires_in: 1.hour) { ExchangeRateAPI.current }

キャッシュキーの依存関係の問題やヘルパーのダイジェストに関する落とし穴など、その他のよくある間違いについては references/fragment-caching.md を参照してください。

クイックリファレンス：キャッシュキーメソッド

メソッド	戻り値	用途
cache_key	products/1	安定したキー（バージョンなし）
cache_key_with_version	products/1-20260101120000	キーとタイムスタンプのバージョン
cache_version	20260101120000	バージョンのタイムスタンプのみ
to_param	"1"	AR 以外のオブジェクト用のフォールバック

リファレンス

詳細なパターン、エッジケース、高度な設定については、references/ ディレクトリを参照してください：

• references/fragment-caching.md — キャッシュキー、複合キー、コレクションキャッシュ、依存関係
• references/russian-doll.md — ネストされたキャッシュ、touch の伝播、カウンターキャッシュ
• references/low-level-caching.md — Rails.cache.fetch、fetch_multi、アトミック操作
• references/conditional-get.md — stale?、fresh_when、ETag、HTTP キャッシュ
• references/cache-stores.md — ストアの比較、Solid Cache、Redis、Memcached の設定
• references/performance.md — キャッシュ呼び出しの N+1、ウォームアップ、スタンピードの防止、デバッグ