TIL- 25.12.26

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학습 키워드

• 데이터베이스
• ERD
• ORM
• Spring Data JPA
• Entity
• 3 Layer Achitecture
• 영속성 컨텍스트

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데이터베이스

여러 사람이 공유하고 사용할 목적으로 한 곳에서 관리되는 데이터의 조직화된 집합으로, 데이터를 소프트웨어에서 효율적으로 관리하기 위한 저장소입니다.

데이터 베이스의 종류

☑️ 관계형 DB(RDBMS)

• 가장 많이 사용하는 데이터베이스입니다.
• 데이터를 테이블 형태로 구조화하여 저장하고 관리하는 시스템입니다.
• 테이블 간의 관계를 이용하여 데이터를 연결합니다.

☑️ 비관계형 DB(NoSQL)

• 테이블이 아닌 key-value, document, graph 등의 다양한 형태로 데이터를 저장하고 관리합니다.
• 스키마가 고정되지 않고, 대규모 데이터 처리와 높은 확장성을 제공합니다.

RDBMS의 특징

1. 테이블

• 데이터가 테이블 구조에 저장되며 행과 열로 구성됩니다.
• 열은 데이터의 속성을 나타내고 타입을 가집니다.
• 행은 관계된 데이터의 묶음을 의미하고 tuple & record라고 합니다.
• 데이터 무결성
  • 테이블은 특정 규칙과 제약조건을 통해 데이터를 저장함으로써 데이터의 무결성을 유지합니다.

2. 관계

• 테이블 간의 관계는 외래 키(Foreign Key)를 통해 설정됩니다.
• RDBMS는 다양한 유형의 관계를 지원합니다.
  • 1:1 관계: 한 테이블의 한 행이 다른 테이블의 한 행과만 연결됩니다.
  • 1:N 관계: 한 테이블의 한 행이 다른 테이블의 여러 행과 연결됩니다.
  • N:N 관계: 두 테이블의 여러 행이 서로 연결될 수 있습니다.

3. SQL

• RDBMS에서 데이터를 정의하고, 관리하기 위한 표준 언어입니다.
• 데이터를 CRUD하는 작업을 수행합니다.

4. 키

• 기본 키(Primary Key)
  • 테이블 내에서 각 행을 고유하게 식별하는 열 또는 열의 조합입니다.
  • 기본 키는 중복되지 않으며, NULL 값을 가질 수 없습니다.
• 외래 키(Foreign Key)
  • 한 테이블의 열이 다른 테이블의 기본 키를 참조하여 두 테이블 간의 관계를 설정하는 데 사용됩니다.
  • 테이블 간의 데이터 무결성을 유지할 수 있습니다.
• 유일 키(Unique Key)
  • 기본 키와 유사하지만, 하나의 테이블에서 여러 개가 존재할 수 있습니다.
  • 중복된 값을 허용하지 않지만, NULL 값은 허용할 수 있습니다.

5. 트랜잭션(Transaction)

• RDBMS는 트랜잭션이라는 단위를 통해 데이터베이스 작업을 처리하며, 이를 통해 데이터의 일관성과 무결성을 유지합니다.
• 원자성(Atomicity), 일관성(Consistency), 고립성(Isolation), 지속성(Durabillity)이라는 ACID 속성을 따릅니다.
  • 원자성: 트랜잭션의 모든 작업이 성공적으로 완료되거나, 실패 시 모든 작업이 롤백됩니다.
  • 일관성: 트랜잭션이 데이터베이스를 일관된 상태로 유지합니다.
  • 고립성: 동시에 실행되는 트랜잭션 간의 영향을 최소화합니다.
  • 지속성: 트랜잭션이 완료된 후 데이터의 변경 사항은 영구적으로 저장합니다.

6. 정규화

• 데이터의 중복을 줄이고, 일관성과 무결성을 유지하기 위해 데이터를 구조화하는 프로세스입니다.
• 여러가지 정규화 단계가 있으며, 각 단계는 데이터 중복을 줄이고 이상 현상을 방지하는 데 목적이 있습니다.

7. 데이터 무결성

• 엔터티 무결성
  • 각 테이블의 기본 키(PK)가 중복되지 않고 NULL 값이 나닌 상태를 유지합니다.
• 참조 무결성
  • 외래 키(FK)를 통해 참조되는 데이터가 유효성을 유지하도록 보장합니다.
• 도메인 무결성
  • 각 열이 정의된 데이터 타입과 제약 조건에 따라 유효한 값을 유지하도록 합니다.

8. 인덱스

• 특정 열의 검색 성능을 향상시키기 위해 사용합니다.
• 인덱스는 테이블의 데이터를 정렬하고, 효율적으로 접근할 수 있도록 지원합니다.
• 인덱스가 많아지면 삽입 및 수정 작업의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

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ERD

데이터베이스의 구조를 시각적으로 표현하는 도구입니다.

ERD의 필요성

• 데이터베이스 구조를 한 눈에 파악할 수 있습니다.
• 설계를 진행하며 논리적인 오류를 미리 발견하고 수정할 수 있습니다.
• 데이터 구조를 문서홯여 다른 사람과의 소통을 원활하게 합니다.
• 데이터 구조의 근본적인 결함을 제거하여 기술적 부채를 사전에 방지합니다.

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ORM

객체지향 프로그래밍 언어와 관계형 데이터베이스의 테이블을 자동으로 매핑하는 기술입니다.

ORM의 핵심

• 데이터베이스 종류에 관계없이 일관된 인터페이스를 제공합니다.
  • ORM을 사용한다면, 추상화된 인터페이스를 활용하여 DB의 종류와 상관없이 코드 작성을 할 수 있습니다.
• 개발자가 직접 SQL을 작성하지 않고도 데이터베이스 조작이 가능합니다.

ORM을 사용한 패러다임 불일치 해결

데이터베이스의 데이터에는 String & Integer 같은 단일 값만 넣을 수 있습니다.
하지만, Java는 필드에 객체나 리스트도 넣을 수 있습니다.

이게 바로 대표적인 패러다임의 불일치입니다.
ORM은 이 점을 해결하여줍니다.

데이터 타입, 데이터 관계 표현 방식 등 DB와 Java는 다르기 때문에 모든 것이 어긋나게 되는데 이를 ORM이 중간에 인터페이스로 존재하여 여러 패러다임의 불일치를 해결해줍니다.

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Spring Data JPA

Java와 데이터베이스 간의 패러다임 불일치 문제를 해결하여 데이터베이스 작업을 객체 지향적으로 수행할 수 있도록 지원하는 ORM입니다.
SQL을 직접 작성하지 않고도 객체 조작을 통해 DB 작업을 수행할 수 있도록 표준화된 인터페이스를 제공합니다.

JPA는 인터페이스이기 때문에 구현체가 있어야하는데 그 구현체는 보통 Hibernate라는 것을 사용합니다.

즉, Hibernate는 구현체이므로, 설정을 통해 어떤 RDBMS를 사용할지 결정할 수 있습니다.

JPA와 Spring Data JPA라는 것이 나오는데, JPA조차도 더 쉽게 사용하기 위해 Spring Data JPA를 사용하게 됩니다. 따라서, 일반적으로 JPA라고 말한다면 Spring Data JPA를 뜻하는 것입니다.

관련 용어 정리

• JDBC: 자바와 데이터베이스를 잇는 기본 통신 기술 (API)
• JPA: '이렇게 ORM을 만들어라'고 정해놓은 인터페이스
• Hibernate: JPA 설계도에 따라 만들어진 구현체

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Entity

데이터베이스의 테이블과 1:1로 대응되는 Java클래스입니다.

관련 어노테이션

@Entity

• 이 클래스가 JPA 엔티티임을 선언합니다.
• 클래스 이름대로 실제 데이터베이스 테이블과 매핑됩니다.

@Entity
public class Member {
 // 클래스 내용
}

@Table

• 엔티티와 매핑할 테이블 정보를 지정합니다.
• 클래스의 복수형으로 적어주는 것이 좋습니다. (예약어 회피)

@Entity
@Table(name = "members")
public class Member {
 // 클래스 내용
}

@Id & @GenaratedValue

• @Id: 기본키를 매핑합니다.
• @GenaratedValue: 기본 키 자동 생성 전략을 지정합니다.

@Entity
@Table(name = "members")
public class Member {
 @Id
@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
private Long id;
// ...
}

@Column

• 필드와 컬럼 매핑 정보를 지정합니다.
• @Column의 속성
  • name: 컬럼명
  • length: 문자 길이 제약조건
  • nullable: null 허용 여부
  • unique: 유니크 제약조건

@Entity
@Table(name = "members")
public class Member {
 @Id
@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
private Long id;
@Column(unique = true, nullable = false)
private String email;
}

@NoArgsConstructor(access = AccessLevel.PROTECTED)

• Lombok의 기능으로, 기본 생성자를 만들어 줍니다.
• (access = AccessLevel.PROTECTED) 속성으로 외부에서의 접근을 막습니다.

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3 Layer Achitecture

소프트웨어 시스템을 세 개의 논리적 계츠응로 분리하는 아키텍처입니다.

3 Layer Achitecture의 목적

☑️ 관심사 분리

• 각 계층은 고유한 책임만을 담당
• 변경 사항의 영향 범위를 최소화

☑️ 유지보수성 향상

• 코드의 가독성과 이해도를 증가
• 독립적인 테스트가 가능

☑️ 재사용성 증대

• 각 계층을 독립적으로 재사용
• 모듈화된 설계

☑️ 확장성 개선

• 특정 계층만 변경하여 기능을 확장
• 새로운 기술의 도입이 용이

Controller Layer

• 일반 사용자가 애플리케이션과 상호작용하는 사용자 인터페이스 및 커뮤니케이션 계층입니다.

@RestController
public class HelloController {
// ...
}

✅ 해야할 일

• HTTP 요청 매핑
• 요청 파라미터 검증
• 예외 처리 및 에러 응답

❌ 하지 말아야 할 일

• 비즈니스 로직 처리
• 데이터베이스 직접 접근
• 복잡한 데이터 변환

Service Layer

• 비즈니스 로직을 처리하는 역할을 합니다.

@Service
public class HelloService {
// ...
}

✅ 해야할 일

• 비즈니스 규칙 구현
• 데이터 유효성 검증
• 여러 데이터 소스 조합
• 트랜잭션 경계 설정

❌ 하지 말아야 할 일

• HTTP 관련 처리
• 데이터베이스 쿼리 작성
• UI 관련 로직

Repository Layer

• 데이터베이스와의 상호작용을 담당합니다.

public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
// ...
}

✅ 해야할 일

• CRUD 연산 구현
• 쿼리 최적화
• 데이터 매핑

❌ 하지 말아야 할 일

• 비즈니스 로직 처리
• HTTP 응답 생성
• 사용자 인터페이스 관련 작업

Layer간 통신 규칙

✅ 허용되는 통신

• 상위 → 하위: 상위 계층이 하위 계층을 호출
• 같은 계층: 동일 계층 내 컴포넌트 간 통신

❌ 금지되는 통신

• 하위 → 상위: 하위 계층이 상위 계층 직접 호출
• 계층 건너뛰기

DTO(Data Transfer Object)

데이터를 전달하기 위한 순수 데이터 객체입니다.

Spring은 클라이언트의 요청을 받고, 이 요청을 Java 코드로 변환하여 처리합니다.

이 때, 사용자의 Request 데이터를 자바 코드에 담아 컨트롤러에 옮겨줄 객체가 필요한데, 이 객체가 바로 DTO입니다.

• JSON 요청

{
	"title": "범죄도시11"
}

• DTO

@Getter
public class CreateMovieRequest {
	private String title;
}

• Controller

@RestController
public class MovieController {
 @PostMapping("/movies")
 public void createMovie(@RequestBody CreateMovieRequest request) {
 	// ...
 }
}

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영속성 컨텍스트

영속성 컨텍스트는 엔티티를 영구 저장하는 환경을 뜻하며 애플리케이션과 데이터베이스 사이에서 객체를 보관하는 가상의 데이터베이스 같은 역할을 합니다.

영속성 컨텍스트가 하는 일

• 엔티티를 임시로 보관
• 변경사항을 추적 (더티체킹)
• 데이터베이스와 동기화

엔티티의 생명주기

엔티티 객체가 생성되어 소멸하기까지 거치는 여러 상태의 변화 과정을 의미합니다.

☑️ 비영속

• 영속성 컨텍스트와는 아무런 관계가 없는 상태입니다.

☑️ 영속

• 엔티티가 영속성 컨텍스트에 의해 관리되는 상태입니다.

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