JPA 영속성

🙋‍♀️ 아직 학습 중에 작성중인 포스팅으로 정리가 진행중인 포스팅입니다.

요약

• 고객의 요청이 올 때마다 EntityManagerFactory 가 EntityManager 를 각각 생성한다.
• EntityManager는 내부적으로 데이터베이스 커넥션을 사용하여 DB 를 사용하게 된다.
• 그리고 이때, EntityManager를 통해서 1:1 로 영속성 컨텍스트(PersistenceContext)가 생성 및 접근된다.

🔹 엔티티 매니저 팩토리 /EntityManagerFactory

• JPA 를 동작시키기 위한 기반 객체를 생성
• 애플리케이션 전체에서 딱 한번만 생성하고 공유해서 사용
• 엔티티 매니저 팩토리에서 엔티티 매니저를 생성한다

EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpa");
EntityManager em = emf. createEntityManager();

🔹 엔티티 매니저 /EntityManager

• 엔티티를 데이터베이스에 등록/수정/삭제/조회 가능 - 엔티티를 관리하는 관리자 = 매니저
• 내부에 데이터베이스 커넥션을 유지하며 통신 - 객체를 저장하는 가상의 데이터베이스
• 트랜잭션을 시작할 때 커넥션을 획득한다. (데이터베이스 연결이 필요한 시점시)
• 여러 스레드가 동시에 접근하면 동시성 문제가 발생하므로 스레드간 공유 금지.
• 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다.
• 엔티티의 등록, 수정, 삭제 (영속성 컨텍스트에다가)
  • 등록 : em.persist() 하여 1차 캐시 저장후 플러시할때 DB 저장
  • 수정 : X . 객체를 set 하고나면 나중에 플러시할때 반영
  • 삭제 : 엔티티 조회 후 em.find( , ) → 엔티티 삭제 em.remove()
    

🔹 트랜잭션 /EntityTransaction

• JPA 를 사용하면 항상 트랜잭션 안에서 데이터 변경이 필요
• 엔티티 매니저에서 트랜잭션 API 를 받아온 후 이를 사용하여 비즈니스 로직 수행
• 정상 동작 커밋 , 예외 발생 롤백
• Test 경우 하나의 Test 가 끝나면 커밋된다.(DB반영)
  • 커밋하는 시점에 발생하는 일
    • 내부적으로 flush() 호출 : 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 DB에 반영하는 일
    • 엔티티와 스냅샷 비교

🔹 영속성(영속 상태) → 엔티티 생명주기

• 엔티티 생명주기 4가지
  • 영속성 managed : 영속성 상태에 저장된 상태 (단, DB에 저장되었다는게 아님.) : ex) 객체를 생성하고 em.persist(객체) 로 저장
  • 준영속 detached : 영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태 : ex) 더 이상 JPA가 관리를 안함
  • 비영속 new : 영속성 컨텍스트와 전혀 관계가 없는 상태 : ex) 객체만 생성하고 영속성 컨텍스트에 관계x
  • 삭제 removed : 삭제된 상태
• persistence = 지속
• Entity 를 영구적으로 저장해주는 환경
• 영속상태 = 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티
• +) 비영속 / 준영속

🔹 영속성 컨텍스트 /Persistence Context

• 엔티티를 영구 저장하는 환경
• 내가 만든 애플리케이션과 데이터베이스 사이에 있는 녀석이라고 볼 수 있다.(JVM 메모리 상에 있는)
• em 을 생성할 때 하나 만들어진다. (논리적인 개념으로 보이지 않음)
• em 을 통하여 영속성 컨텍스트에 접근하고, 관리 할 수 있다.
• em 으로 엔티티를 저장,조회하면 → em 은 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다
• persist 는 객체를 저장 = em 을 사용해서 객체를 영속성 컨텍스트에 저장
  • 엔티티를 저장하면 언제 데이터 베이스에 저장될까?
    • 엔티티 저장시 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL 로 저장
    • 그러다가, 트랜잭션을 커밋 (commit) 하는 순간 → 영속성 컨텍스트에 저장된 엔티티를 DB에 반영 flush
• 엔티티를 식별자 값으로 구분
• 트랜잭션 범위 안에서 존재. 한 스레드당 하나라고 생각하면 됨. (각각의 요청마다 영속성 컨텍스트를 가진다라고 생각)

영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리하는 것의 장점

1. 1차 캐시

   • 엔티티가 저장 되는 곳 (객체의 PK 가 1차 캐시의 키이다.)
   • em.find() 호출 시
     • DB 조회전에 메모리의 1차 캐시에서 우선 조회한다.
     • 1차 캐시에 없으면, db에서 조회해서 엔티티를 생성 하여 → 1차 캐시에 저장한 후 → 영속 상태가 된 엔티티를 반환한다.

2. 동일성 보장

   • 1차 캐시에서는 같은 엔티티 인스턴스를 반환함으로써, 객체 비교 == 성립
   • 아이디를 기반으로 동등성을 보장

3. 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연

   • 엔티티 저장하면 바로 db 저장되는게 아니라 flush 순간 db에 보내는 점
   • 쓰기 지연 SQL 저장소 (SQL INSERT) 가 따로 존재 (논리적 개념상)
   • persist 를 하는 순간 → 1차 캐시에 저장 + 쓰기 지연 SQL 저장소 에 쿼리 저장
   • 트랜잭션을 commit() 하면 em 은 영속성 컨텍스트를 플러시함.
     • flush : 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 DB에 동기화하는 작업 (C,U,D 반영)
     • 단, 생성전략중 @GeneratedValue(strategy=GenerationType.IDENTITY) 의 경우 쓰기 지연이 동작하지 않는다. (이유는 데이터베이스가 생성해주는 식별 전략이기 때문에 데이터베이스를 들려야해서 쓰기 지연이 발생하지 않는다.)
       

4. 변경 감지

   • 매번 SQL 문 set 쿼리를 쌓아가지 않아도 된다 (SQL 수정 쿼리의 문제점)
   • member.setId("id") 를 하고 난 이후에 em.update(member) 를 안해도 되는 이유
   • 플러시 시점에 스냅샷과 엔티티를 비교하여 다르다면 수정 쿼리를 이때 생성한다.
     • 스냅샷 : 엔티티가 영속성 컨텍스트에 저장시 최초 상태를 복사하여 저장
     • 커밋을 하기 전까지는 데이터베이스에 반영을 하지 않기 때문에 사용할 수 있는 개념

5. 지연 로딩

   em.persist(member);

변경 감지와 관련된 예제
다음과 같은 코드는 changeName("서울역") 이후에도 커밋이 없는 트랜잭션이 끝나지 않은 상황이다.
그리고 영속성 컨텍스트는 식별자 값으로 구분하기 때문에 name으로는 엔티티 클래스를 찾을 수 없다.
그래서 JPQL로 데이터베이스를 바로 찔러야하는데 그런 경우에 영속성 컨텍스트는 flush를 한다.
그리고 이때 Entity 와 스냅샷을 비교하게 된다.
(findByName 일때 flush가 되는 것이고 chageName까지는 강남역으로 여전히 저장되어있는 상태이다. 만약 chageName("강남역") 이라고 한다면 스냅샷과 차이가 없기 때문에 update 쿼리는 발생하지 않는다.

@Test
void update() {
    final Station station1 = stations.save(new Station("강남역"));
    station1.changeName("서울역");
    final Station station2 = stations.findByName("서울역");
    assertThat(station2).isNotNull();
 }

트랜잭션 범위의 영속성 컨텍스트

트랙잭션 범위의 영속성 컨텍스트란 트랜잭션 범위와 영속성 컨텍스트의 생존 범위가 같다는 의미이다.
트랜잭션이 시작할때 영속성 컨텍스트를 생성하고, 트랜잭션이 끝날 때 영속성 컨텍스트가 종료된다.
그래서 같은 트랜잭션 안에서는 항상 같은 영속성 컨텍스트에 접근한다.
즉, 다른 엔티티 매니저를 사용해도 같은 트랜잭션 범위에 있다면 같은 영속성 컨텍스트를 사용하는 것이다.

조금 더 나아가면, 트랜잭션이 다르다면 다른 영속성 컨텍스트를 사용한다는 의미인데,
스프링 컨테이너는 스레드마다 각각 다른 트랜잭션을 할당한다. 따라서 여러 스레드에서 동시에 요청이 와서 같은 엔티티 매니저를 호출하더라도, 접근하는 영속성 컨텍스트가 다르므로 멀티 스레드 상황에서도 안전하다.

스프링 트랜잭션 AOP에 따라, 트랜잭션을 커밋하면 어떤 반응이 일어날까?
트랜잭션 커밋 → 영속성 컨텍스트 플러시 → 데이터베이스에 변경 내용 반영 → 데이터베이스 트랜잭션 커밋

🔹 영속성 전이 /CASCADE

• 특정 엔티티를 영속 상태로 만들 때, 연관된 엔티티도 함께 영속 상태로 만들고 싶으면
  영속성 전이 (transitive persistence) 기능 사용
• 엔티티를 영속화할 때, 연관된 엔티티도 같이 영속화하는 편리함 제공 (연관관계와 상관x)
• 부모 엔티티를 저장 할 때, 자식 엔티티도 함께 저장 가능 (자식에 cascade = CascadeType.~)
• 단, 영속성 전이를 삭제하라면 부모와 자식을 모두 각각 따로 하나씩 제거해야한다.

// 객체만 생성한 상태 (비영속)
Member member = new Member();
member.setId("id");

// 객체를 1차 캐시에 스냅샷으로 저장 (영속)
// db 에 저장하는건 트랜잭션을 flush 하는 순간 바로
em.persist(member);

[사진 출처]

김영한님 자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍