[스프링 부트와 JPA 활용2] 2. API 개발 고급 - 준비 + 3. API 개발 고급 - 지연로딩과 성능 최적화

jada·2024년 7월 16일
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2. API 개발 고급 소개

조회용 샘플 데이터 입력

package jpabook.jpashop;

import jpabook.jpashop.domain.*;
import jpabook.jpashop.domain.item.Book;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;

import javax.annotation.PostConstruct;
import javax.persistence.EntityManager;

/**
 * 종 주문 2개
 * * userA
 * 	 * JPA1 BOOK
 * 	 * JPA2 BOOK
 * * userB
 * 	 * SPRING1 BOOK
 * 	 * SPRING2 BOOK
 */
@Component
@RequiredArgsConstructor
public class InitDb {

    private final InitService initService;

    @PostConstruct
    public void init() {
        initService.dbInit1();
        initService.dbInit2();
    }

    @Component
    @Transactional
    @RequiredArgsConstructor
    static class InitService {

        private final EntityManager em;

        public void dbInit1() {
            System.out.println("Init1" + this.getClass());
            Member member = createMember("userA", "서울", "1", "1111");
            em.persist(member);

            Book book1 = createBook("JPA1 BOOK", 10000, 100);
            em.persist(book1);

            Book book2 = createBook("JPA2 BOOK", 20000, 100);
            em.persist(book2);

            OrderItem orderItem1 = OrderItem.createOrderItem(book1, 10000, 1);
            OrderItem orderItem2 = OrderItem.createOrderItem(book2, 20000, 2);

            Delivery delivery = createDelivery(member);
            Order order = Order.createOrder(member, delivery, orderItem1, orderItem2);
            em.persist(order);
        }

        public void dbInit2() {
            Member member = createMember("userB", "진주", "2", "2222");
            em.persist(member);

            Book book1 = createBook("SPRING1 BOOK", 20000, 200);
            em.persist(book1);

            Book book2 = createBook("SPRING2 BOOK", 40000, 300);
            em.persist(book2);

            OrderItem orderItem1 = OrderItem.createOrderItem(book1, 20000, 3);
            OrderItem orderItem2 = OrderItem.createOrderItem(book2, 40000, 4);

            Delivery delivery = createDelivery(member);
            Order order = Order.createOrder(member, delivery, orderItem1, orderItem2);
            em.persist(order);
        }

        private Member createMember(String name, String city, String street, String zipcode) {
            Member member = new Member();
            member.setName(name);
            member.setAddress(new Address(city, street, zipcode));
            return member;
        }

        private Book createBook(String name, int price, int stockQuantity) {
            Book book1 = new Book();
            book1.setName(name);
            book1.setPrice(price);
            book1.setStockQuantity(stockQuantity);
            return book1;
        }

        private Delivery createDelivery(Member member) {
            Delivery delivery = new Delivery();
            delivery.setAddress(member.getAddress());
            return delivery;
        }
    }
}


3. 지연로딩과 조회 성능 최적화

간단한 주문 조회 V1: 엔티티를 직접 노출

주문 + 배송정보 + 회원을 조회하는 API를 만들자
지연로딩 때문에 발생하는 성능 문제를 단계적으로 해결해보자

⭐️⭐️⭐️⭐️ 실무에서 JPA를 사용하려면 100% 이해해야 하는 매우 중요한 내용이다.

/**
 *
 * xToOne(ManyToOne, OneToOne) 관계 최적화
 * Order
* Order -> Member
 * Order -> Delivery
 *
 */
@RestController
@RequiredArgsConstructor
public class OrderSimpleApiController {
    private final OrderRepository orderRepository;
/**
* V1. 엔티티 직접 노출
* - Hibernate5Module 모듈 등록, LAZY=null 처리 * - 양방향 관계 문제 발생 -> @JsonIgnore
*/
    @GetMapping("/api/v1/simple-orders")
    public List<Order> ordersV1() {
        List<Order> all = orderRepository.findAllByString(new OrderSearch());
        for (Order order : all) {
            order.getMember().getName(); //Lazy 강제 초기화
            order.getDelivery().getAddress(); //Lazy 강제 초기화
        }
            return all; 
        }
}
  • 엔티티를 직접 노출하는 것은 좋지 않다.
  • order memberorder delivery 는지연로딩이다. 따라서실제엔티티대신에프록시존재
  • jackson 라이브러리는 기본적으로 이 프록시 객체를 json으로 어떻게 생성해야 하는지 모름 ➡️ 예외 발생
  • Hibernate5Module 을 스프링 빈으로 등록하면 해결(스프링 부트 사용중)

주의: 엔티티를 직접 노출할 때는 양방향 연관관계가 걸린 곳은 꼭! 한곳을 @JsonIgnore 처리 해야 한다. 안그 러면 양쪽을 서로 호출하면서 무한 루프가 걸린다.

참고: 앞에서 계속 강조했듯이 정말 간단한 애플리케이션이 아니면 엔티티를 API 응답으로 외부로 노출하는 것은 좋지 않다. 따라서 Hibernate5Module 를 사용하기 보다는 DTO로 변환해서 반환하는 것이 더 좋은 방법이 다.

주의: 지연 로딩(LAZY)을 피하기 위해 즉시 로딩(EARGR)으로 설정하면 안된다! 즉시 로딩 때문에 연관관계가 필요 없는 경우에도 데이터를 항상 조회해서 성능 문제가 발생할 수 있다. 즉시 로딩으로 설정하면 성능 튜닝이 매 우 어려워 진다.
항상 지연 로딩을 기본으로 하고, 성능 최적화가 필요한 경우에는 페치 조인(fetch join)을 사용해라!(V3에서 설명)


간단한 주문 조회 V2: 엔티티를 DTO로 변환

    /**
     * V2. 엔티티를 조회해서 DTO로 변환(fetch join 사용X)
     * - 단점: 지연로딩으로 쿼리 N번 호출
     */
    @GetMapping("/api/v2/simple-orders")
    public List<SimpleOrderDto> ordersV2() {
        List<Order> orders = orderRepository.findAll();
        List<SimpleOrderDto> result = orders.stream()
                .map(o -> new SimpleOrderDto(o))
                .collect(toList());

        return result;
    }
    
    @Data
    static class SimpleOrderDto {

        private Long orderId;
        private String name;
        private LocalDateTime orderDate; //주문시간
        private OrderStatus orderStatus;
        private Address address;

        public SimpleOrderDto(Order order) {
            orderId = order.getId();
            name = order.getMember().getName();
            orderDate = order.getOrderDate();
            orderStatus = order.getStatus();
            address = order.getDelivery().getAddress();
        }
    }
  • 엔티티를 DTO로 변환하는 일반적인 방법이다.
  • 쿼리가 총 1 + N + N번 실행된다. (v1과 쿼리수 결과는 같다.)
    • order 조회 1번(order 조회 결과 수가 N이 된다.)
    • order -> member 지연 로딩 조회 N 번
    • order -> delivery 지연 로딩 조회 N 번
    • 예) order의 결과가 4개면 최악의 경우 1 + 4 + 4번 실행된다.(최악의 경우)
      • 지연로딩은 영속성 컨텍스트에서 조회하므로, 이미 조회된 경우 쿼리를 생략한다.


간단한 주문 조회 V3: 엔티티를 DTO로 변환 - 페치 조인 최적화

/**
* V3. 엔티티를 조회해서 DTO로 변환(fetch join 사용O)
* - fetch join으로 쿼리 1번 호출
* 참고: fetch join에 대한 자세한 내용은 JPA 기본편 참고(정말 중요함) */
 @GetMapping("/api/v3/simple-orders")
 public List<SimpleOrderDto> ordersV3() {
     List<Order> orders = orderRepository.findAllWithMemberDelivery();
     List<SimpleOrderDto> result = orders.stream()
             .map(o -> new SimpleOrderDto(o))
             .collect(toList());
             return result;
 }

// **OrderRepository - 추가 코드
public List<Order> findAllWithMemberDelivery() {
     return em.createQuery(
              "select o from Order o" +
                      " join fetch o.member m" +
                      " join fetch o.delivery d", Order.class)
              .getResultList();
}
  • 엔티티를 페치 조인(fetch join)을 사용해서 쿼리 1번에 조회
  • 페치 조인으로 order -> member , order -> delivery 는 이미 조회된 상태 이므로 지연로딩X


간단한 주문 조회 V4: JPA에서 DTO로 바로 조회

OrderSimpleApiController - 추가

private final OrderSimpleQueryRepository orderSimpleQueryRepository; //의존관계 주입
/**
* V4. JPA에서 DTO로 바로 조회
* - 쿼리 1번 호출
* - select 절에서 원하는 데이터만 선택해서 조회 */
 @GetMapping("/api/v4/simple-orders")
 public List<OrderSimpleQueryDto> ordersV4() {
     return orderSimpleQueryRepository.findOrderDtos();
 }

OrderSimpleQueryRepository 조회 전용 리포지토리

 package jpabook.jpashop.repository.order.simplequery;
 import lombok.RequiredArgsConstructor;
 import org.springframework.stereotype.Repository;
 import javax.persistence.EntityManager;
 import java.util.List;
 
@Repository
@RequiredArgsConstructor
public class OrderSimpleQueryRepository {
    private final EntityManager em;
    public List<OrderSimpleQueryDto> findOrderDtos() {
        return em.createQuery(
                "select new
jpabook.jpashop.repository.order.simplequery.OrderSimpleQueryDto(o.id, m.name,
o.orderDate, o.status, d.address)" +
						" from Order o" +
                        " join o.member m" +
                        " join o.delivery d", OrderSimpleQueryDto.class)
                .getResultList();
	} 
}

OrderSimpleQueryDto 리포지토리에서 DTO 직접 조회

package jpabook.jpashop.repository.order.simplequery;
 import jpabook.jpashop.domain.Address;
 import jpabook.jpashop.domain.OrderStatus;
 import lombok.Data;
 import java.time.LocalDateTime;
 @Data
 public class OrderSimpleQueryDto {
    private Long orderId;
    private String name;
    private LocalDateTime orderDate; //주문시간 private OrderStatus orderStatus;
    private Address address;
    public OrderSimpleQueryDto(Long orderId, String name, LocalDateTime orderDate, OrderStatus orderStatus, Address address) {
         this.orderId = orderId;
         this.name = name;
         this.orderDate = orderDate;
         this.orderStatus = orderStatus;
         this.address = address;
         }
 }
  • 일반적인 SQL을 사용할 때 처럼 원하는 값을 선택해서 조회
  • new 명령어를 사용해서 JPQL의 결과를 DTO로 즉시 변환
  • SELECT 절에서 원하는 데이터를 직접 선택하므로 DB 애플리케이션 네트웍 용량 최적화(생각보다 미비)
  • 리포지토리 재사용성 떨어짐, API 스펙에 맞춘 코드가 리포지토리에 들어가는 단점

정리
엔티티를 DTO로 변환하거나, DTO로 바로 조회하는 두가지 방법은 각각 장단점이 있다. 둘중 상황에 따라서 더 나은 방법을 선택하면 된다. 엔티티로 조회하면 리포지토리 재사용성도 좋고, 개발도 단순해진다. 따라서 권장하는 방법은 다음과 같다.

쿼리 방식 선택 권장 순서

  1. 우선 엔티티를 DTO로 변환하는 방법을 선택한다.

  2. 필요하면 페치 조인으로 성능을 최적화 한다. 대부분의 성능 이슈가 해결된다.

  3. 그래도 안되면 DTO로 직접 조회하는 방법을 사용한다.

  4. 최후의 방법은 JPA가 제공하는 네이티브 SQL이나 스프링 JDBC Template을 사용해서 SQL을 직접 사용한다.

profile
꾸준히 발전하는 개발자가 되자 !

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