ORM, Object Relation Mapping

Mixer·2023년 11월 23일

영속성, Persistence

데이터를 생성한 프로그램이 종료되더라도 사라지지 않는 데이터의 특성을 말한다.
영속성을 갖지 않는 데이터는 단지 메모리에서만 존재하기 때문에 프로그램이 종료하면 모두 잃어 버리게된다.

영구적인 객체, Object Persistence

메모리 상의 데이터를 파일 시스템, 관계형 데이터베이스 혹은 객체 데이터베이스 등을 활용하여 영구적으로 저장하여 영속성 부여한다.
데이터를 데이터베이스에 저장하는 3가지 방법
++ JDBC (in java)
+++ Spring JDBC (ex. jdbcTemplate)
++++ Persistence Framework (ex. Hibernate, Mybatis 등)

Spring JPA Persistence Context concept

ORM, Object Relation Mapping이란?

객체와 DB의 테이블을 Mapping 시켜 RDB 테이블을 객체지향적으로 사용하게 해주는 기술이다.
RDB 테이블은 객체지향적 특성(상속, 다형성, 레퍼런스)등이 없어서 Java와 같은 객체지행적 언어로 접근하는 것이 쉽지 않다.
이런 상황에서 ORM을 사용하면 보다 객체지향적으로 RDB를 사용 할 수 있다.
Java에서 사용하는 대표적인 ORM으론 JPA와 그의 구현체인 Hibernate가 있으며,
JPA(Java Persistent API)가 등장하기 이전엔 Mybatis라는 Object Mapping 기술을 이용했는데 Mybatis는 Java 클래스 코드와 직접 작성한 SQL 코드를 맵핑 시켜주어야 했다.
반면에 JPA와 같은 ORM 기술은 객체가 DB에 연결되기 때문에 SQL을 직접 작성하지 않고 표준 인터페이스 기반으로 처리한다는 점에서 차이가 있다.

MyBatis VS Hibernate

우리나라의 시장은 대부분 SI or 금융이기 때문에 비지니스가 복잡하기때문에 안정성과 속도를 중요시하기 때문에 직접 작성하는 Mybatis를 사용하는 것이 나을 수 있다.

Mybatis는 쿼리를 직접 작성해야 하기 때문에 Hibernate에 능숙해진다면 생산성을 상당히 높힐 수 있다.

JPA를 사용하면 통계나 동적 쿼리 같은 복잡한 쿼리를 처리하는 것이 어려우므로 QueryDSL을 함께 이용한다

Mybatis와 Hibernate 모두 각각의 특징을 가지고 있으니 상황에 적합한 ORM을 사용하는 것이 중요하다

[출처 https://mangkyu.tistory.com/20]

ORM 장단점

장점

객체지향적인 코드로 인해 더 직관적이고 비즈니스 로직에 더 집중할 수 있게 도와준다.
- ORM을 이용하면 SQL Query가 아닌 직관적인 코드(메서드)로 데이터를 조작할 수 있어 개발자가 객체모델로 프로그래밍 하는데 집중할 수 있게 도와준다.
- 선언문, 할당, 종료 같은 부수적인 코드가 없거나 급격히 줄어든다.
- 각종 객체에 대한 코드를 별도로 작성하기 때문에 코드의 가독성을 올려준다.
- SQL의 절차적이고 순차적인 접근이 아닌 객체 지향적인 접근으로 인해 생산성이 증가한다.
재사용 및 유지보수의 편리성이 증가한다.
- ORM은 독립적으로 작성되어있거, 해당 객체들을 재활용 할 수 있다.
- 때문에 모델에서 가공된 데이터를 컨트롤러에 의해 뷰와 합쳐지는 형태로 디자인 패턴을 견고하게 다지는데 유리하다.
- 매핑정보가 명확하여, ERD를 보는 것에 대한 의존도를 낮출 수 있다.
DBMS에 대한 종속성이 줄어든다.
- 객체 간의 관계를 바탕으로 SQL을 자동ㄷ으로 생성하기 때문에 RDBMS의 데이터구조와 Java의 객체지향 모델 사이의 간격을 좁힐 수 있다.
- 대부분 ORM 솔루션은 DB에 종속적이지 않다.
- 종속적이지 않다는 것은 구현 방법 뿐아니라 많은 솔루션에서 자료형 타입까지 유효하다.
- 프로그래머는 Object에 집중함으로 극단적으로 DBMS를 교체하는 거대한 작업에도 비교적 적은 리스크와 시간이 소요된다.
- 자바에서 가공할 경우 equals, hashCode의 오버라이드 같은 자바의 기능을 이용할 수 있고, 간결하고 빠른 가공이 가능하다.

단점

완벽한 ORM으로만 서비스를 구현하기가 어렵다.
- 사용하기는 편하지만 설계는 매우 신중해야한다.
- 프로젝트의 복잡성이 커질 경우 난이도 또한 올라갈 수 있다.
- 잘못 구현된 경우에 속도 저하 및 심각할 경우 일관성이 무너지는 문제점이 발생할 수 있다.
- 일부 자주 사용되는 대형 쿼리는 속도를 위해 SP를 쓰는 등 별도의 튜닝이 필요한 경우가 있다.
- DBMS 고유 기능을 이용하기 어렵다 (꼭 단점만은 아니다 DBMS의 고유기능을 이용시 이식성이 저하되기에)
프로시저가 많은 시스템에선 ORM의 객체 지향적인 장점을 활용하기 어렵다.
- 이미 프로시저가 많은 시스템에선 다시 객체로 바꿔야하며, 그 과정에서 생산성 저하나 리스크가 많이 발생할 수 있다.

The Object-Relational Impedance Mismatch

- 세분성, Granularity
경우에 따라 데이터베이스에 있는 해당 테이블 수보다 더 많은 클래스를 가진 객체 모델을 가질 수 있다.
예를 들면, "사용자 세부 사항"에 빗대면

코드 재사용과 유지보수를 위해 "사람"과 "주소"라는 두 개의 클래스로 나눌 수 있다.
그러나 데이터베이스에는 "사람"이라는 하나의 테이블에 "사용자 세부 사항"을 저장할 수 있다.
이렇게 Object 2개와 Table 1개로 두 개의 갯수가 다를 수 있다.

Coarse Granularity (굵은/거친): PersonDetails Class

Fine Granularity (가는/세밀한): Person Class, Address Class

- 상속, Inheritance
RDBMS는 객체지향 프로그래밍 언어의 자연적 패러다임인 상속과 유사한 것을 정의하지 않는다. 즉, 상속의 개념이 없다.

- 일치, Identity
RDBMS는 'sameness' 라는 하나의 개념을 정확히 정의하는데, 바로 '기본키 primary key'이다.
그러나 자바에선 객체 식별(a==b)과 객체 동일성(a.equales(b))를 모두 정의한다
RDBMS에서는 PK가 같으면 서로 동일한 record로 정의하지만, 자바에서는 주솟값이 같거나 내용이 같은 경우를 구분하여 정의한다.

- 연관성, Associations
객체지향 언어는 객체 참조,reference를 사용하는 연관성을 나타내는 반면, RDBMS는 연관성을 '외래키(foreign key)'로 나타낸다.

자바에서의 객체 참조, Object References

방향성이 있다, Directional

public class Employee {
	private int id;
    private String frist_name;
    ...
    private Department department; // Employee -> Department
    ...
}

자바에선 양방향 관계가 필요한 경우 연관을 두번 정의해야 한다. 즉, 서로 다른 Reference를 가지고 있어야 한다.
RDBMS의 외래키(Foreign key)
FK와 테이블 JOIN은 관계형 데이터베이스 연결을 자연스럽게 만든다.

방향성이 없다, Direction-Less

INSERT INTO
EMPLOYEE(id, first_name, ... , department_id) // FK
VALUES ...

One-To-One Relationship

RDBMS (방향성이 없다)

각 Student의 record는 서로 다른 Adress record를 가리키고 이것은 일대일 매핑을 보여준다.

Java Object (방향성이 있다)

public class Stdent{
	private long studentId;
    private String studentName;
    private Address studentAddress; // Student -> Address 
    ...
}
public class Address {
	private long addressId;
    private String street;
    private String city;
    private String state;
    private String zipcode;
    ...
}

One-To-Many Relationship
예를 들어 각 학생은 여러 개의 핸드폰을 가질 수 있다 하자

RDBMS

각 Student의 record는 여러 개의 Phone record를 가리킬 수 있다. (일대다 매핑)
이 관계를 하나의 다른 Table(Relational Model)로 만들 수 있다.
One-To-Many를 구성하는 방법: 1) Join Table, 2) Join Column

Java Object

public class Student {
	private long studentId;
    private String studentName;
    private Set<Phone> studentPhoneNumbers; // Student -> Some Phones
    ...
}

public class Phone {
	private long phoneId;
    private String phoneType;
    private String phoneNumber;
    ...
}

- 탐색/순회, Navigation
자바 및 RDBMS에선 객체에 액세스하는 방법이 근본적으로 다르다.
자바에서는 하나의 연결에서 다른 연결로 이동하면서 탐색/순회한다.

예를 들면 aUser.getBillingDetails().getAccountNumber() 인데 이는 RDBMS에서 데이터를 검색하는 효율적인 방법이 아니다.
RDBMS에선 일반적으로 SQL 쿼리 수를 최소화하고 JOIN을 통해 여러 엔티티를 로드하고 원하는 대상 엔티티를 select한다.

출처: https://gmlwjd9405.github.io/2019/02/01/orm.html

RDB, Relational Database

RDB란 관계형 데이터 모델에 기초를 둔 데이터베이스이다.
관계형 데이터 모델이란 데이터를 구성하는데 필요한 방법 중 하나로 모든 데이터를 2차원의 테이블 형태로 표현해주며, 관계형 데이터 모델의 개념은 표현 개체의 외부개념 관례를 적용한 것으로 데이터 간의 상관관계에서 개체간의 관계를 표현한 것이라 할 수 있다.

RDB는 데이터의 독립성이 높고, 고수준의 데이터 조작언어(DML, Data Manipulation Language)를 사용하여 결합, 제약, 투영 등의 관계 조작에 의해 비약적으로 표현능력을 높일 수 있다. 또한, 이들의 관계 조작에 의해 자유롭게 구조를 변경 할 수 있다는 것이 RDB의 특징이다.

RDBMS, Relational Database Management System

RDBMS는 관계형 데이터베이스를 생성하고 수정하고 관리 할 수 있는 소프트웨어 정의라고 할 수 있다.

R(관계형)은 DBMS의 특정한 종류를 의미하고 여러 개의 테이블을 조합해 원하는 데이터를 찾아올 수 있게 한다.
보통 테이블 한 개로 답을 얻을 수 없는 상황에서 이 관계성을 사용해 더 복잡한 요구를 실현할 수 있고 SQL 또한 이것을 지원해주며 관계형을 지원하기 위해 Transection, ACID(Atomicity, Consistency, Isolation, Durability) 등의 개념도 도입되었다.

MS(관리시스템)은 DB의 레코드들을 삽입insert, 탐색select, 수정update, 삭제delete 할 수 있도록 해주는 소프트웨어를 지칭하게 된다. 즉, 데이터를 처리할 수 있는 기능을 의미하는데 많은 DBMS가 이러한 일들을 SQL(구조화된 질의 언어Structured Query Language)를 지원해 줌으로써 가능해진다.

특징

모든 데이터를 2차원 테이블로 표현한다.
테이블은 행row(record, tuple)과 열column(field, item)으로 이루어진 기본 데이터 저장 단위를 가진다.
상호관련성을 가진 테이블의 집합이다
만들거나 이용하기도 비교적 쉽지만 무엇보다도 확장이 용이하다는 장점을 가졌다.
데이터베이스의 설계도를 ER(Entity Relationship) 모델로 한다.
ER모델에 따라 데이터베이스가 만들어지며 데이터베이스는 하나 이상의 테이블로 구성되며 ER모델에서 엔티티를 기반으로 테이블이 만들어진다.

QueryDSL 이란?

QueryDSL은 HQL, Hibernate Query Language의 쿼리를 타입에 안전하게 생성 및 관리해주는 프레임워크이다.
QueryDSL은 정적 타입을 이용해 SQL과 같은 쿼리를 생성할 수 있게 해준다.

자바 백엔드 기술은 Spring Boot & Spring Data JPA를 함께 사용하는데, 복잡한 쿼리, 동적 쿼리를 구현하는데 있어 한계가 있어 이러한 문제점을 해결할 수 있는 것이 QueryDSl이다.

QueryDSL 등장 이전에는 Mybatis, JPQL, Criteria 등 문자열 형태로 쿼리문을 작성하여 컴파일 시에 오류를 발견하는 것이 불가능했는데,
QueryDSL은 자바 코드로 SQL 문을 작성할 수 있어 컴파일 시에 오류를 발생하여 잘못된 쿼리가 실행되는 것을 방지할 수 있다.

JPQL VS QueryDSL

JPQL

String username = "java";
String jpql = "select m from Member m where m.username = :username";

List<Member> result = em.createQuery(query, Member.class). getResultList();

QueryDSL

String username = "java";

List<Member> result = queryFactory
		.select(member)
        .from(member)
        .where(usernameEq(username))
        .fetch();

QueryDSL 장점