영속성 관리

윤용운·2022년 3월 28일
JPASpring
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JPA_스터디

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3장. 영속성 관리

엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

  • 엔티티 매니저 팩토리
    EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManaberFactory("jpabook"); 호출 시, META-INF/persistence.xml에 있는 정보를 바탕으로 EntityManagerFactory를 생성한다.

    엔티티 매니저 팩토리는 엔티티 매니저를 생성해주는 팩토리 클래스로, 최초 생성시 설정 정보를 읽어서 JPA 동작의 기반 객체 생성, 혹은 커넥션 풀 생성등을 하기 때문에 생성 비용이 매우 크다. 따라서, 한 개만 만들어서 애플리케이션 전체에 공유하도록 설계되어 있다.

  • 엔티티 매니저
    EntityManager em = emf.createEntityManager();를 통해 EntityManagerFactory 에서 EntityManager를 생성한다. 여기서 생성된 EntityManagerFactory는 엔티티들을 영속성 컨텍스트(persistence context)에 보관하고 관리하며, JPA에서의 기능들(CRUD 등)을 제공한다.

    엔티티 매니저 팩토리는 서로 다른 스레드간에 공유가 가능하지만, 엔티티 매니저는 여러 스레드가 동시에 접근 시 동시성 문제가 발생하므로 스레드간에 공유가 되면 안된다.

영속성 컨텍스트란?

  • 한글로 해석해보면 엔티티를 영구 저장하는 환경 이라는 뜻이다.
  • em.persist(member);는 간단히 이야기하면 저장한다는 뜻이지만, 정확히는 엔티티 매니저를 사용해서 회원 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다 라는 뜻이다.

    여러 엔티티 매니저가 같은 영속성 컨텍스트에 접근할 수도 있다고 한다.(11장)

엔티티의 생명주기

  • 비영속(new/transient)
Member member = new Member();
member.setId("member1");
member.setUsername("회원1");

엔티티 객체를 생성하고, 저장하기 전 상태이다. 영속성 컨텍스트나 데이터베이스와는 관계가 없다.

  • 영속(managed)
em.persist(member);

엔티티 매니저를 통해 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장하였다. 이렇게 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티를 영속 상태(영속성 컨텍스트에 의해 관리됨) 라고 한다. em.find()나 JPQL을 사용해서 조회한 엔티티도 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태이다.

  • 준영속(detached)
em.detach(member);

영속 상태의 엔티티를 영속성 컨텍스트가 관리하지 않는 상태로 만든다. em.close()를 호출해서 영속성 컨텍스트를 닫거나, em.clear()를 호출해서 영속성 컨텍스트를 초기화해도 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티들이 준영속 상태가 된다.

  • 삭제(removed)
em.remove(member);

엔티티를 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제한다.

영속성 컨텍스트의 특징

  • 영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값(@Id)으로 구분하므로, 영속 상태는 식별자 값이 반드시 있어야 한다(없으면 예외 발생).
  • JPA는 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영. 이를 flush라고 한다.
  • 영속성 컨텍스트의 장점
    1. 1차 캐시
    2. 동일성 보장
    3. 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연
    4. 변경 감지
    5. 지연 로딩

엔티티 조회

영속성 컨텍스트는 내부에 캐시를 가지고 있고, 이를 1차 캐시 라고 한다.

// 엔티티 생성
Member member = new Member();
member.setId("member1");	// @Id
member.setUsername("회원1");
// 엔티티 영속. 1차 캐시에 저장됨.
em.persist(member);
// 식별자 값으로 조회
em.find(Member.class, "member1");
  • 엔티티를 영속시키면, DB에 저장되기 전 1차 캐시에 저장이 된다.
  • find() 메소드를 호출하게 되면, 우선 1차캐시에서 조회하고, 없으면 데이터베이스에서 조회 후 결과값을 1차캐시에 저장(영속 상태), 반환한다.
    • EntityManager.find() 메소드 정의
      public <T> T find(Class<T> entityClass, Object primaryKey);
  • 데이터베이스에서 조회해서 불러오는 것이 아닌, 1차 캐시에 있으면 메모리에 있는 1차 캐시에서 바로 불러옴으로써 성능상 이점을 가지게 된다.
  • 또한, 영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환함으로, em.find(Member.class, "member1")를 반복 호출해도 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스가 반환된다. 이로인해 엔티티의 동일성을 보장받는다.

    동일성과 동등성

    • 동일성 : 실제 인스턴스가 같다.
    • 동등성 : 인스턴스가 가지고 있는 값이 같다.

엔티티 등록

EntityManager em = emf.createEntityManager();
EntityTransaction transaction = em.getTransaction();
// 엔티티 매니저는 데이터 변경 시, 트랜잭션을 시작해야 한다.
transaction.begin();

em.persist(memberA);
em.persist(memberB);
// 여기에서는 데이터베이스에 INSERT 하지 않는다.

// 커밋하는 순간 데이터베이스에 INSERT 한다.
transaction.commit();
  • 엔티티 매니저는 트랜잭션 커밋 전까지는 데이터베이스에 엔티티를 저장하지 않고, 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 모아두고, 트랜잭션 커밋 시 모아둔 쿼리를 데이터베이스에 한번에 보내게 된다. 이를 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이라고 한다.
  • 모아둔 등록 쿼리를 데이터베이스에 한번에 전달해서 성능을 최적화 시킬수도 있다.

엔티티 수정

# 기존 수정쿼리
UPDATE MEMBER
SET
	NAME = ?,
    AGE = ?
WHERE
	id = ?

# 등급 변경 추가
UPDATE MEMBER
SET
	GRADE = ?
WHERE
	id = ?
  • SQL에 의존하는 개발방식은 상황에따라 수정 쿼리를 계속 추가해줘야 하고, 이는 비즈니스 로직이 SQL에 의존하게 되는 문제점을 가지게 된다.
  • JPA는 단순히 엔티티를 조회해서 데이터만 변경하면 된다. 이를 변경 감지라 한다.
    1. 트랜잭션 커밋 시, 엔티티 매니저 내부에서 플러시(flush())가 호출된다.
    2. 엔티티와 스냅샷을 비교해 변경된 엔티티를 찾는다.
    3. 변경된 엔티티가 있으면 수정 쿼리를 생성해 쓰기 지연 SQL 저장소에 보낸다.
    4. 쓰기 지연 저장소의 SQL을 데이터베이스에 보낸다.
    5. 데이터베이스 트랜잭션을 커밋한다.
  • 변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용된다.
  • JPA의 기본 전략은 엔티티의 모든 필드를 업데이트 한다.
UPDATE MEMBER
SET
	NAME = ?,
    AGE = ?,
    GRADE = ?,
    ...
WHERE
	id = ?
  • 모든 필드를 사용하면 수정 쿼리가 항상 같기 때문에, 애플리케이션 로딩 시점에 수정쿼리를 미리 생성해두고 재사용 할 수 있다.
  • 데이터베이스에 동일한 쿼리를 보내면 데이터베이스는 이전에 한번 파싱된 쿼리를 재사용 할 수 있다.
  • 필드가 너무 많거나, 저장되는 내용이 너무 크면 수정된 데이터만 사용해서 동적으로 UPDATE SQL을 생성하는 전략을 사용할 수 있다.
    • @org.hibernate.annotations.DynamicUpdate
    • 데이터 저장시 데이터가 존재하는 필드만으로 INSERT를 동적으로 생성하는 @DynamicInsert도 있다.
    • 컬럼이 약 30개 이상일 때는 정적 수정 쿼리보다 DynamicUpdate가 빠르다곤 하지만, 이는 테이블 설계상 책임지 적절히 분리되지 않았을 가능성이 크다.

엔티티 삭제

Member memberA = em.find(Member.class, "memberA");
em.remove(memberA);	// 엔티티 삭제
  • 엔티티 삭제 역시 삭제 쿼리를 SQL 저장소에 등록 후, 트랜잭션을 커밋해서 플러시를 호출하면 데이터베이스에 삭제 쿼리를 전달한다.
  • em.remove()를 호출하는 순간 memberA는 영속성 컨텍스트에서 제거된다.
  • 삭제된 엔티티는 재사용하지 말고, GC의 대상이 되도록 두는 것이 좋다.

플러시

플러시(flush())는 영속성 컨텍스트의 내용을 데이터베이스에 반영한다.

  1. 변경 감지 동작, 수정된 엔티티를 찾은 후 수정 쿼리를 만들에 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록
  2. 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 데이터베이스에 전송한다.(등록, 수정, 삭제 쿼리)

플러시하는 방법 다음과 같다.

  • 직접 호출
    엔티티 매니저의 flush() 메소드를 직접 호출해서 영속성 컨텍스트를 강제로 플러시한다. 테스트나 다른 프레임워크와 JPA를 함께 사용할 때를 제외하고는 사용하지 않는다.
  • 트랜잭션 커밋 시 플러시 자동 호출
    데이터베이스에 변경 내용을 SQL에 전달하지 않고 트랜잭션만 커밋하면 어떤 데이터도 데이터베이스에 반영이 안되므로, 트랜잭션 커밋 전 플러시를 호출해서 변경 내용을 데이터베이스에 반영해야 한다. JPA에서는 이런 문제를 예방하기 위해 트랜잭션 커밋 시 플러시를 자동으로 호출한다.
  • JPQL 쿼리 실행 시 플러시 자동 호출
    JPQL이나 Criteria같은 객체지향 쿼리를 호출할 때도 플러시가 실행된다. JPQL 실행 시 실행 전에 SQL 저장소에 등록된 쿼리들은 반영되지 않았기 때문에, JPQL이 실행되면 해당 내용은 쿼리 결과로 조회가 되지 않는다. JPA에서는 이런 문제를 예방하기 위해 JPQL을 실행할 때도 자동으로 플러시를 호출한다.

    find() 메소드 호출 시에는 플러시가 실행되지 않는다.

플러시는 영속성 컨텍스트에 보관된 엔티티를 지우는것이 아닌, 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 것이다. 그리고 트랜잭션이라는 작업 단위가 있기 때문에 데이터베이스 동기화를 최대한 늦출 수 있다.

플러시 모드 옵션

javax.persistence.FlushModeType을 사용한다.

  • FlushModeType.AUTO : 커밋이나 쿼리를 실행할 때 플러시(기본값)
  • FlushModeType.COMMIT : 커밋할 때만 플러시. 성능 최적화를 위해 활용 가능하다.

준영속

영송 상태의 엔티티가 영속성 컨텍스트에서 분리된(detached) 것을 준영속 상태라고 한다. 따라서 준영속 상태의 엔티티는 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능을 사용할 수 없다.

  • 영속 상태의 엔티티를 준영속 상태로 만드는 방법
    1. em.detach(entity) : 특정 엔티티만 준영속 상태로 전환
    2. em.clear() : 영속성 컨텍스트를 완전히 초기화
    3. em.close() : 영속성 컨텍스트 종료

엔티티를 준영속 상태로 전환 : detach()

  • em.detach() 메소드는 특정 엔티티를 준영속 상태로 만든다.
// detach() 메소드 정의
public void detach(Object entity);
  • em.detach(entity) 를 호출하는 순간, 1차 캐시부터 쓰기 지연 SQL 저장소까지 해당 엔티티를 관리하기 위한 모든 정보가 제거된다.

영속성 컨텍스트 초기화 : clear()

  • 영속성 컨텍스트를 초기화해서 해당 영속성 컨텍스트의 모든 엔티티를 준영속 상태로 만든다.
// 엔티티 조회
Member member = em.find(Member.class, "memberA");

// 영속성 컨텍스트 초기화
em.clear();

// 준영속 상태
member.setUsername("changeName");
  • 모든 엔티티가 준영속 상태이므로 member.setUsername("changeName");를 해도 변경 감지가 동작하지 않는다(데이터베이스에 반영되지 않는다).

영속성 컨텍스트 종료 : close()

  • 영속성 컨텍스트 종료 시, 해당 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속상태의 엔티티가 모두 준영속 상태가 된다.

    주로 영속성 컨텍스트가 종료되면서 준영속 강태가 되고, 개발자가 직접 준영속 상태로 만드는 일은 드물다고 한다.

준영속 상태의 특징

  1. 거의 비영속에 가깝다.
    1차 캐시, 쓰기지연, 변경감지, 지연로딩을 포함한 영속성 컨텍스트가 제공하는 어떠한 기능도 동작하지 않는다.
  2. 식별자 값을 가지고 있다.
    한 번 영속상태였으므로 반드시 식별자 값을 가지고 있다.
  3. 지연로딩을 할 수 없다.
    지연로딩이란 실제 객체 대신 프록시 객체를 로딩해두고 객체를 실제 사용 시 영속성 컨텍스트를 통해 데이터를 불러오는 방법으로, 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으므로 로딩 시 문제가 발생한다.

병합 : merge()

  • 준영속 상태의 엔티티를 받아서 그 정보로 새로운 영속 상태의 엔티티를 반환한다.
    1. merge() 실행
    2. 파라미터로 넘어온 준영속 엔티티의 식별자 값으로 1차 캐시에서 엔티티 조회
      2.1. 1차 캐시에 없으면 데이터베이스에서 조회 후 1차 캐시에 저장
    3. 조회한 영속 엔티티(mergeMember)에 member의 값을 채워 넣는다. (이 때, 회원 1 정보가 회원명변경으로 바뀐다)
    4. mergeMember를 반환한다.
  • 비영속 엔티티도 영속 상태로 만들 수 있다.
Member member = new Member();
Member newMember = em.merge(member); // 비영속 병합
tx.commit();

파라미터로 넘어온 엔티티의 식별자 값으로 영속성 컨텍스트를 조회하고, 없으면 데이터베이스에서 조회한다. 데이터베이스에서도 발견되지 않는다면 새로운 엔티티를 생성해서 병합한다.

  • 식별자 값으로 엔티티를 조회할 수 있으면 불러서 병합하고 조화할 수 없으면 새로 생성해서 병합한다 (save or update).

Reference

  • 자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍 (김영한)
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