JPA의 N+1 문제

JPA의 N + 1 문제란?

N + 1 문제는 JPA 또는 ORM 사용 시, 연관된 엔티티를 조회할 때 발생하는 성능 문제입니다.
이는 하나의 쿼리로 대상 엔티티(1)를 조회한 뒤, 각 엔티티와 연관된 엔티티(N)를 조회하기 위해 추가 쿼리(N번)가 실행되면서 발생합니다.

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문제 발생 과정

1. 상황

• Member와 Team 엔티티가 @ManyToOne 관계로 매핑되어 있다고 가정합니다.

@Entity
public class Member {
    @Id @GeneratedValue
    private Long id;

    private String name;

    @ManyToOne(fetch = FetchType.LAZY) // 지연 로딩 설정
    private Team team;
}

@Entity
public class Team {
    @Id @GeneratedValue
    private Long id;

    private String name;
}

2. 쿼리 예제

• Member 엔티티를 전체 조회하고 각 Member가 속한 Team의 이름을 출력한다고 가정합니다.

List<Member> members = em.createQuery("SELECT m FROM Member m", Member.class)
                         .getResultList();

for (Member member : members) {
    System.out.println(member.getTeam().getName());
}

3. 실행 과정

• SELECT m FROM Member m 쿼리: Member를 조회하는 쿼리가 1번 실행됩니다.
• getTeam().getName() 호출 시: 각 Member의 Team을 조회하기 위해 Team 테이블에 대한 쿼리가 N번 실행됩니다.

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문제점

• 데이터베이스에서 불필요하게 많은 쿼리가 실행되어 성능이 저하됩니다.
  • 예를 들어, Member가 100명이라면, 1 + 100 = 101개의 쿼리가 실행됩니다.

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해결 방법

1. 페치 조인(Fetch Join) 사용

• JPQL에서 FETCH JOIN을 사용하면 연관된 엔티티를 한 번에 조회할 수 있습니다.

List<Member> members = em.createQuery(
    "SELECT m FROM Member m JOIN FETCH m.team", Member.class)
    .getResultList();

• 결과적으로 Member와 Team을 한 번의 쿼리로 가져옵니다.

2. EntityGraph 사용

• JPA의 @EntityGraph를 활용하면 특정 연관 필드를 조회 시 함께 가져오도록 설정할 수 있습니다.

@Entity
public class Member {
    @ManyToOne(fetch = FetchType.LAZY)
    @EntityGraph(attributePaths = "team")
    private Team team;
}

• Repository 레벨에서 간단히 적용 가능합니다.

3. Batch Size 설정

• @BatchSize를 통해 연관 엔티티를 묶어서 조회하도록 설정할 수 있습니다.

@BatchSize(size = 10)
@ManyToOne(fetch = FetchType.LAZY)
private Team team;

• 또는 글로벌 설정:

spring.jpa.properties.hibernate.default_batch_fetch_size=10

• 100명의 Member를 조회하면 Team을 10개씩 나누어 총 10번의 쿼리로 조회합니다.

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결론

JPA의 N + 1 문제는 JPA를 사용하는 개발자라면 반드시 이해하고 해결해야 하는 주요 성능 문제입니다.
문제의 원인을 이해하고, 페치 조인, 엔티티 그래프, 배치 사이즈 설정 등을 적절히 활용하여 최적화하는 것이 중요합니다.

추가 학습 자료

• JPA 모든 N+1 발생 케이스과 해결책
• JPA Pagination, 그리고 N + 1 문제