책/자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍

[자바ORM표준JPA프로그래밍] 03장 : 영속성 관리

금호박 2024. 9. 13. 10:15

  JPA가 제공하는 기능은 엔티티와 테이블을 매핑하는 설계 부분과 매핑한 엔티티를 실제 사용하는 부분으로 나눌 수 있다. 

 

3.1 엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

  데이터베이스를 하나만 사용하는 애플리케이션은 일반적으로 EntityManagerFactory를 하나만 생성한다.

EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");

 

 

엔티티 매니저 팩토리

  • 엔티티 매니저 팩토리를 만드는 비용은 상당히 크다. 따라서 한 개만 만들어서 애플리케이션 전체에서 공유하도록 설계되어있다.
  • 여러 스레드가 동시에 접근해도 안전하므로 다른 스레드 간에 공유해도 된다.

엔티티 매니저

  • 엔티티 매니저 팩토리에서 엔티티 매니저를 생성하는 비용은 거의 들지 않는다.
  • 여러 스레드가 동시에 접근하면 동시성 문제가 발생하므로 스레드 간에 공유하면 안된다.
  • 데이터베이스 연결이 꼭 필요한 시점까지 커넥션을 얻지 않는다.

 

  하이버네이트를 포함한 JPA구현체들은 EntityManagerFactory를 생성할 때 커넥션풀도 만드는데 J2SE 환경에서 사용하는 방법이다.

 

 

 

3.2 영속성 컨텍스트

  영속성 컨텍스트(persistence context)란 엔티티를 영구 저장하는 환경이란 뜻으로, 엔티티 매니저로 엔티티를 저장하거나 조회하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다.

 

 

em.persist(member);

 

  persist() 메소드는 엔티티 매니저를 사용해서 회우너 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다. 영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저를 생성할 때 하나 만들어지며, 엔티티 매니저를 통해 컨텍스트에 접근하거나 영속성 컨텍스트를 관리할 수 있다. 여러 엔티티 매니저가 같은 영속성 컨텍스트에 접근하는 것도 가능하다.

 

 

 

 

3.3 엔티티의 생명주기

엔티티에는 4가지 상태가 존재한다.

  • 비영속(new/transient) : 영속성 컨텍스트와 전혀 관계가 없는 상태
  • 영속(managed) : 영속성 컨텍스트에 저장된 상태
  • 준영속(detached) : 영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태
  • 삭제(removed) : 삭제된 상태

 

1. 비영속 상태

  객체를 생성한 상태에서 객체는 순수한 객체 상태이며 아직 저장하지 않았다. 따라서 영속성 컨텍스트나 데이터베이스와는 관련이 없고, 이것을 비영속 상태라고 한다.

 

 

2. 영속 상태

  엔티티 매니저를 통해 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장하면 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티가 되고, 이 상태를 영속 상태라고 한다. 즉 영속 상태라는 것은 영속성 컨텍스트에 의해 관리된다는 뜻이다. 예를 들어, persist() 메소드를 통해 저장된 객체는 영속 상태이다.

 또 em.find()나 JPQL을 사용해서 조회한 엔티티도 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태이다.

 

 

3. 준영속 상태

  영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으면 준영속 상태가 된다. 특정 엔티티를 준영속 상태로만들려면 em.detach()를 호출하면 된다. em.close()를 호출해서 영속성 컨텍스트를 닫거나 em.clear()를 호출해서 영속성 컨텍스트를 초기화해도 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티는 준영속 상태가 된다.

 

 

4. 삭제

  엔티티를 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제한다.

 

 

 

3.4 영속성 컨텍스트의  특징

1. 영속성 컨텍스트와 식별자 값

  영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값으로 구분하기 때문에 영속 상태는 식별자 값이 반드시 있어야 한다.

 

2. 영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장

  JPA는 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영하는데 이것을 플러시(flush)라고 한다.

 

3. 영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리하면 다음과 같은 장점이 있다.

  • 1차 캐시
  • 동일성 보장
  • 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연
  • 변경 감지
  • 지연 로딩

 

3.4.1 엔티티 조회

  영속성 컨텍스는 내부에 캐시를 가지고 있는데, 이것을 1차 캐시라 한다. 영속 상태의 엔티티는 모두 1차 캐시에 저장된다. 쉽게 말해 영속성 컨텍스트 내부에 Map이 하나 있는데, 키는 @Id로 매핑한 식별자고 값은 엔티티 인스턴스이다.

  1차 캐시의 키는 식별자 값이다. 그리고 식별자 값은 데이터베이스 기본 키와 매핑되어 있어서, 영속성 컨텍스트에 데이터를 저장하고 조회하는 모든 기준은 데이터베이스 기본 키 값이다.

  em.find()를 호출하여 엔티티를 조회할 경우 먼저 1차 캐시에서 엔티티를 찾고 만약 찾는 엔티티가 1차 캐시에 없으면 데이터베이스에서 조회한다.

 

1차 캐시에서 조회

  em.find()를 호출하면 1차 캐시에서 식별자 값으로 에티티를 찾고, 만약 찾는 엔티티가 있다면 데이터베이스를 조회하지 않고 메모리에 있는 1차 캐시에서 엔티티를 조회한다.

 

데이터베이스에서 조회

  em.find()를 호출했는데 엔티티가 1차 캐시에 없으면 엔티티 매니저는 데이터베이스를 조회해서 엔티티를 생성한다. 그리고 1차 캐시에 저장한 후 영속 상태의 엔티티를 반환한다. 이후 해당 엔티티는 1차 캐시에 저장되어있기 때문에 조회하면 메모리에 있는 1차 캐시에서 불러오기 때문에 성능상 이점을 누릴 수 있다.

 

영속 엔티티의 동일성 보장

  em.find()를 반복해서 호출해도 영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환한다. 따라서 영속성 컨텍스트는 성능상 이점과 엔티티의 동일성을 보장한다.

참고) 동일성과 동등성
- 동일성(identity) : 실제 인스턴스가 같다. == 비교의 값이 같다.
- 동등성(equality) : 실제 인스턴스는 다를 수 있지만 인스턴스가 가지고 있는 값이 같다. 자바에서는 equals() 메소드를 구현한다.

 

 

3.4.1 엔티티 등록

쓰기 지연(transactional write-behind)

  엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 직전까지 데이터베이스에 엔티티를 저장하지 않고 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 모아둔다. 그리고 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 쿼리를 데이터베이스에 보낸다. 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저는 우선 영속성 컨텍스트를 플러시한다. 플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 작업으로, 이때 등록,수정,삭제한 엔티티를 데이터베이스에 반영한다. 이렇게 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화한 후에 실제 데이터베이스 트랜잭션을 커밋한다.

 

그림으로 보면 쓰기 지연의 과정은 다음과 같다.

 

 

 

트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이 가능한 이유

  커밋 직전에만 데이터베이스에 SQL을 전달하면 되므로 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이 가능하다. 이 기능을 잘 활용하면 모아둔 등록 쿼리를 데이터베이스에 한 번에 전달헤서 성능을 최적화할 수 있다.

 

 

3.4.3 엔티티 수정

SQL 수정 쿼리의 문제점

  SQL을 사용하면 수정 쿼리를 직접 작성해야 한다. 이런 방식의 문제점은 수정 쿼리가 많아지는 것 뿐만 아니라 비즈니스 로직을 분석하기 위해 SQL을 계속 확인해야 하는 상황을 야기한다. 결국 직접적이든 간접적이든 비즈니스 로직이 SQL에 의존하게 된다.

  예를 들어 회원의 이름과 나이를 변경하는 SQL이 있다고 해보자. 회원의 이름과 나이를 변경하는 기능을 개발했는데 회원의 등급을 변경하는 기능이 추가되면 회원의 등급을 변경하는 수정 쿼리를 추가로 작성해야 한다. 하지만 수정된 쿼리를 사용해서 이름과 나이를 변경하는 데 실수로 등급 정보를 입력하지 않거나, 등급을 변경하는 데 실수로 이름과 나이를 입력하지 않을 수 있다. 결국 부담스로운 상황을 피하기 위해 수정 쿼리를 상황에 따라 계속해서 추가하게 된다.

 

 

변경 감지

  JPA로 엔티티를 수정할 때는 단순히 엔티티를 조회해서 데이터만 변경하면 된다. 엔티티의 데이터만 변경했는데 데이터베이스에 반영이 되는 이유는 변경 감지 기능이 존재하기 때문이다. 변경 감지(dirty checking)란 엔티티의 변경사항을 데이터베이스에 자동으로 반영해주는 기능을 말한다.

 

 

  JPA는 엔티티를 영속성 컨텍스트에 보관할 때 최초 상태를 복사해서 저장해두는데 이것을 스냅샷이라 한다. 그리고 플러시 시점에 스냅샷과 엔티티를 비교해서 변경된 엔티티를 찾는다.

  1. 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저 내부에서 먼저 플러시(flush() )가 호출된다.
  2. 엔티티와 스냅샷을 비교해서 변경된 엔티티를 찾는다.
  3. 변경된 엔티티가 있으면 수정 쿼리를 생성해서 쓰기 지연 SQL 저장소에 보낸다.
  4. 쓰기 지연 저장소의 SQL을 데이터베이스에 보낸다.
  5. 데이터베이스 트랜잭션을 커밋한다.

  

  변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용되기 때문에 준영속처럼 영속성 컨텍스트의 관리를 받지 못하는 엔티티는 값을 변경해도 데이터베이스에 반영되지 않는다.

 

  JPA는 엔티티의 일부분만 수정한다고 하더라도 엔티티의 모든 필드를 업데이트하는 쿼리를 생성한다. 이렇게 모든 필드를 사용하면 데이터베이스에 보내는 전송량이 증가하는 단점이 있지만, 다음과 같은 장점으로 인해 모든 필드를 업데이트한다.

  • 모든 필드를 사용하면 수정 쿼리가 항상 같아서 애플리케이션 로딩 시점에 수정 쿼리를 미리 생성해두고 재사용할 수 있다.
  • 데이터베이스에 동일한 쿼리를 보내면 데이터베이스는 이전에 한 번 파싱된 쿼리를 재사용할 수 있다.

 

  필드가 많거나 저장되는 내용이 큰 경우 수정된 데이터만 사용해서 동적으로 UPDATE SQL을 생성하는 전략을 선택하면 되는데, 이때는 하이버네이트 확장 기능을 사용한다.

@Entity
@org.hibernate.annotations.DynmicUpdate
@Table(name = "Member")
public class Member {...}

  @org.hibernate.annotations.DynmicUpdate 어노테이션을 사용하면 수정된 데이터만 사용해서 동적으로 UPDATE SQL을 생성한다. 

 

 

참고)

  상황에 따라 다르지만 컴럼이 30개 이상이 되면 기본 방법인 정적 수정 쿼리보다 동적 수정 쿼리가 더 빠르다고 한다. 추천하는 압업은 기본 전략을 사용하도 최적화가 필요할 정도로 느리면 그때 전략을 수정하는 것이다. 또 한 테이블에 칼럼이 30개 이상 된다는 것은 테이블 설계상 책임이 적절히 분리되지 않았을 가능성이 높다.

 

 

3.4.4 엔티티 삭제

  엔티티를 삭제하려면 먼저 삭제 대상 엔티티를 조회한다. 그리고 조회한 엔티티를 em.remove()에 넘겨주면 해당 엔티티를 삭제한다. 엔티티를 삭제할 때에도 즉시 삭제하는 것이 아니라 엔티티 등록과 비슷하게 삭제 쿼리를 쓰기 지연 SQL 저장소에 넘겨준다. 이후 트랜잭션을 커밋해서 플러시를 호출하면 실제 데이터베이스에 삭제 쿼리를 전달한다. 다만 em.remove()에 넘겨준 엔티티는 해당 메소드 호출 순간 영속성 컨텍스트에서 제거된다. 이렇게 삭제된 엔티티는 재사용하지 말고 자연스럽게 가비지 컬렉션의 대상이 되도록 두는 것이 좋다.

 

 

3.5 플러시

  플러시(flush)는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영한다. 플러시를 실행하면 다음과 같은 일이 일어난다.

  1. 변경 감지가 동작해서 영속성 컨텍스트에 있는 모든 엔티티를 스냅샷과 비교하여 수정된 엔티티를 찾는다. 수정된 엔티티는 수정 쿼리를 만들어 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다.
  2. 쓰기 지연 SQL 저장소의 SQL 쿼리를 데이터베이스에 전송한다.

 

영속성 컨텍스트를 플러시하는 방법은 3가지이다.

1. em.flush()를 직접 호출한다.

  엔티티 매니저의 flush() 메소드를 직접 호출해서 영속성 컨텍스트를 강제로 플러시한다. 테스트나 다른 프레임워크와 JPA를 함께 사용할 때를 제외하고 거의 사용하지 않는다.

 

2. 트랜잭션 커밋 시 플러시 자동 호출

  데이터베이스에 변경 내용을 SQL로 전달하지 않고 트랜잭션만 커밋하면 어떤 데이터도 데이터베이스에 반영되지 않는다. 따라서 트랜잭션을 커밋하기 전에 꼭 플러시를 호출해서 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영해야 한다. JPA는 트랜잭션을 커밋할 때 자동으로 플러시를 호출한다.

 

 

3. JPQL 쿼리 실행 시 플러시 자동 호출

  JPQL이나 Criteria 같은 객체지향 쿼리를 호출할 때도 플러시가 실행된다. 쿼리를 실행하기 직전에 영속성 컨텍스트를 플러시해서 변경 내용을 데이터베이스에 반영해야 정상적인 조회 등이 가능해진다. JPA는 JPQL을 실행할 때도 플러시를 자동 호출한다. 

 

 

  식별자를 기준으로 조회하는 find() 메소드를 호출할 때는 플러시가 실행되지 않는다.

 

 

3.5.1 플러시 모드 옵션

  엔티티 매니저에 플러시 모드를 직접 지정하려면 javax.persistence.FlushModeType을 사용한다.

  • FlushModeType.AUTO : 커밋이나 쿼리를 실행할 때 플러시(기본값)
  • FlushModeTypeCOMMIT : 커밋할 때만 플러시

  플러시라는 이름으로 인해 영속성 컨텍스트에 보관된 엔티티를 지운다고 생각하면 안 된다. 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 것이 플러시이다. 또 데이터베이스와 동기화를 최대한 늦추는 것이 가능한 이유는 트랜잭션이라는 작업 단위가 있기 때문이다. 트랜잭션 커밋 직전에만 변경 내용을 데이터베이스에 보내 동기화하면 된다.

 

 

 

3.6 준영속

  영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티가 영속성 컨텍스트에서 분리된 것을 준영속 상태라고 한다. 따라서 준영속 상태의 엔티티는 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능을 사용할 수 없다. 엔티티를 준영속 상태로 만드는 방법은 크게 3가지 정도가 있다.

  1. em.detach(entity) : 특정 엔티티만 준영속 상태로 전환.
  2. em.clear() : 영속성 컨텍스트를 완전히 초기화.
  3. em.close() : 영속성 컨텍스트를 종료.

 

3.6.1 엔티티를 준영속 상태로 전환 : datach()

  em.detach() 메소드는 특정 엔티티를 준영속상태로 만든다. 이 메소드를 호출하는 순간 1차 캐시부터 쓰기 지연 SQL 저장소까지 해당 엔티티를 관리하기 위한 모든 정보가 제거된다. 그리고 영속성 컨텍스트에서 엔티티에 대한 모든 정보를 삭제한다. 이렇게 영속 상태였다가 더는 영속성 컨텍스트가 관리하지 않는 상태를 준영속 상태라고 한다. 영속 상태가 아니므로, 컨텍스트가 지원하는 어떤 기능도 동작하지 않는다.

  정리하자면 다음과 같다.

  • 영속 상태 : 영속성 컨텍스트로부터 관리되는 상태.(managed)
  • 준영속 상태 : 영속성 컨텍스트로부터 분리된 상태. (detached)

 

3.6.2 영속성 컨텍스트 초기화 : clear()

  em.detach() 가 특정 엔티티 하나를 준영속 상태로 만들었다면 em.clear()은 영속성 컨텍스트를 초기화해서 해당 영속성 컨텍스트의 모든 엔티티를 준영속 상태로 만든다. 이것은 영속성 컨텍스트를 제거하고 새로 만든 것과 같다.

 

 

3.6.3 영속성 컨텍스트 종료 : close()

  영속성 컨텍스트를 종료하면 해당 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티가 모두 준영속 상태가 된다. 영속 상태의 엔티티는 주로 영속성 컨텍스트가 종료되면서 준영속 상태가 된다. 개발자가 직접 준영속 상태로 만드는 일은 드물다.

 

 

3.6.4 준영속 상태의 특징

1. 거의 비영속 상태에 가깝다.

  1차 캐시, 쓰기 지연, 변경 감지, 지연 로딩을 포함한 영속성 컨텍스트가 제공하는 어떠한 기능도 동작하지 않는다.

 

 

2. 식별자 값을 가지고 있다.

  비영속 상태는 식별자 값이 없을 수도 있지만 준영속 상태는 이미 한 번 영속 상태였으므로 반드시 식별자 값을 가지고 있다.

 

 

3. 지연 로딩을 할 수 없다.

  지연 로딩은 실제 객체 대신 프록시 객체를 로딩해두고 해당 객체를 실제 사용할 때 영속성 컨텍스트를 통해 데이터를 불러오는 방식이다. 하지만 준영속 상태는 영속성 컨텍스트가 더는 관리하지 않으므로 지연 로딩 시 문제가 발생한다.

 

 

 

3.6.5 병합 : merge()

  준영속 상태의 엔티티를 다시 영속 상태로 변경하고 싶다면 병합을 사용한다. merge() 메소드는 준영속 상태의 엔티티를 받아서 그 정보로 새로운 영속 상태의 엔티티를 반환한다.

  merge()는 파라미터로 넘어온 준영속 엔티티를 사용해서 새롭게 병합된 영속 상태의 엔티티를 반환한다. 파라미터로 넘어온 엔티티는 병합 후에도 준영속 상태로 남아 있다.

 

비영속 병합

  병합은 비영속 엔티티로 영속 상태로 만들 수 있다. 병합은 파라미터로 넘어온 엔티티의 식별자 값으로 영속성 컨텍스트를 조회하고 찾는 엔티티가 없으면 새로운 엔티티를 생성해서 병합한다. 

 

병합은 준영속, 비영속은 신경 쓰지 않는다. 식별자 값으로 엔티티를 조회할 수 있으면 불러서 병합하고 조회할 수 없으면 새로 생성해서 병합한다. 따라서 병합은 save or update 기능을 수행한다.