[JPA] 객체 지향 쿼리 언어(JPQL) 3 - 경로 표현식과 페치 조인

조성우·2024년 6월 23일
JPA스프링 부트

JPA - 공부

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경로 표현식과 페치 조인에 대해 자세히 알아보자


경로 표현식

: .(점)을 찍어 객체 그래프를 탐색하는 것

select m.username  // 상태 필드
  from Member m
  join m.team t  // 단일 값 연관 필드
  join m.orders o  // 컬렉션 값 연관 필드
where t.name = '팀A'
  • 상태 필드(state field): 단순히 값을 저장하기 위한 필드 (ex: m.username)
    • 경로 탐색의 끝, 탐색 X
  • 연관 필드(association field): 연관관계를 위한 필드
    • 단일 값 연관 필드: @ManyToOne, @OneToOne, 대상이 엔티티 (ex: m.team)
      • 묵시적 내부 조인 발생, 탐색 O
    • 컬렉션 값 연관 필드: @OneToMany, @ManyToMany, 대상이 컬렉션(ex: m.orders)
      • 묵시적 내부 조인 발생, 탐색 X
      • FROM 절에서 명시적 조인을 통해 별칭을 얻으면 별칭을 통해 탐색 가능

※ 명시적 조인: join 키워드 직접 사용
select m from Member m join m.team t
※ 묵시적 조인: 경로 표현식에 의해 묵시적으로 SQL 조인 발생 (내부 조인만 가능)
select m.team from Member m


경로 표현식 - 예제

  • select o.member.team from Order o - 성공, 묵시적 조인 2회 발생
  • select t.members from Team -> 성공, 컬렉션이 경로 탐색의 끝
  • select t.members.username from Team t -> 실패, 컬렉션이 경로 탐색의 끝이기 때문
  • select m.username from Team t join t.members m -> 성공, 명시적 조인으로 컬렉션을 가져옴

경로 탐색을 사용한 묵시적 조인 시 주의사항

  • 항상 내부 조인이 일어남
  • 컬렉션은 경로 탐색의 끝, 명시적 조인을 통해 별칭을 얻어야함
  • 경로 탐색은 주로 SELECT, WHERE 절에서 사용하지만 묵시적 조인으로 인해 SQL의 FROM (JOIN) 절에 영향을 줌

❗️ 가급적 묵시적 조인 대신에 명시적 조인 사용
조인은 SQL 튜닝에 중요 포인트!
묵시적 조인은 조인이 일어나는 상황을 한눈에 파악하기 어려움 😭


페치 조인 (fetch join)

  • 연관된 엔티티나 컬렉션을 SQL 한 번에 함께 조회하는 기능
  • SQL 조인 종류는 아니지만 실무에서 정말 많이 사용
  • JPQL에서 성능 최적화를 위해 제공하는 기능
  • join fetch 명령어 사용 - [ LEFT [OUTER] | INNER ] JOIN FETCH 조인경로

엔티티 페치 조인

  • 회원을 조회하면서 연관된 팀도 함께 조회 (SQL 한 번에)
  • SQL을 보면 회원 뿐만 아니라 팀(T.*)도 함께 SELECT
  • [JPQL] select m from Member m join fetch m.team
  • [SQL] SELECT M.*, T.* FROM MEMBER M INNER JOIN TEAM T ON M.TEAM_ID=T.ID

엔티티 조회 예시 (페치 조인 X)

Team teamA = new Team();
teamA.setName("teamA");
em.persist(teamA);

Team teamB = new Team();
teamB.setName("teamB");
em.persist(teamB);

Member member1 = new Member();
member1.setUsername("member1");
member1.setTeam(teamA);
em.persist(member1);

Member member2 = new Member();
member2.setUsername("member2");
member2.setTeam(teamA);
em.persist(member2);

Member member3 = new Member();
member3.setUsername("member3");
member3.setTeam(teamB);
em.persist(member3);

em.flush();
em.clear();

String query = "select m from Member m";

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

for (Member member : result) {
    System.out.println("member = " + member.getUsername() + ", " + member.getTeam().getName());
}

실행 결과

Hibernate: 
    /* select
        m 
    from
        Member m */ select
            member0_.id as id1_0_,
            member0_.age as age2_0_,
            member0_.TEAM_ID as team_id4_0_,
            member0_.username as username3_0_ 
        from
            Member member0_
Hibernate: 
    select
        team0_.id as id1_3_0_,
        team0_.name as name2_3_0_ 
    from
        Team team0_ 
    where
        team0_.id=?
member = member1, teamA  // SQL 조회
member = member2, teamA  // 1차 캐시
Hibernate: 
    select
        team0_.id as id1_3_0_,
        team0_.name as name2_3_0_ 
    from
        Team team0_ 
    where
        team0_.id=?
member = member3, teamB  // SQL 조회
  • 페치 조인을 사용하지 않을 경우 N+1 문제 발생 (Member 엔티티 목록 조회 1번, 각각의 엔티티에 대하여 조회 N번)
  • 즉시 로딩 / 지연 로딩 모두 발생함

엔티티 페치 조인 사용

String jpql = "select m from Member m join fetch m.team";
List<Member> members = em.createQuery(jpql, Member.class)
    .getResultList();

for (Member member : members) {
    // 페치 조인으로 회원과 팀을 함께 조회해서 지연 로딩 X
    System.out.println("username = " + member.getUsername() + ", " +
                       "teamName = " + member.getTeam().name());
}

실행 결과

Hibernate: 
    /* select
        m 
    from
        Member m 
    join
        fetch m.team */ select
            member0_.id as id1_0_0_,
            team1_.id as id1_3_1_,
            member0_.age as age2_0_0_,
            member0_.TEAM_ID as team_id4_0_0_,
            member0_.username as username3_0_0_,
            team1_.name as name2_3_1_ 
        from
            Member member0_ 
        inner join
            Team team1_ 
                on member0_.TEAM_ID=team1_.id
member = member1, teamA
member = member2, teamA
member = member3, teamB


컬렉션 페치 조인

  • 일대다 관계, 컬렉션 페치 조인
  • [JPQL] select t from Team t join fetch t.members where t.name = ‘팀A’
  • [SQL] SELECT T.*, M.* FROM TEAM T INNER JOIN MEMBER M ON T.ID=M.TEAM_ID WHERE T.NAME = ‘팀A’

컬렉션 페치 조인 사용

String jpql = "select t from Team t join fetch t.members where t.name = '팀A'"
List<Team> teams = em.createQuery(jpql, Team.class).getResultList();

for(Team team : teams) {
	System.out.println("teamname = " + team.getName() + ", team = " + team);
	for (Member member : team.getMembers()) {
		// 페치 조인으로 팀과 회원을 함께 조회해서 지연 로딩 발생 안함
		System.out.println(“-> username = " + member.getUsername()+ ", member = " + member);
	}
}

실행 결과

Hibernate: 
    /* select
        m 
    from
        Member m 
    join
        fetch m.team */ select
            member0_.id as id1_0_0_,
            team1_.id as id1_3_1_,
            member0_.age as age2_0_0_,
            member0_.TEAM_ID as team_id4_0_0_,
            member0_.username as username3_0_0_,
            team1_.name as name2_3_1_ 
        from
            Member member0_ 
        inner join
            Team team1_ 
                on member0_.TEAM_ID=team1_.id
teamname = 팀A, team = Team@0x100
-> username = 회원1, member = Member@0x200
-> username = 회원2, member = Member@0x300
teamname = 팀A, team = Team@0x100
-> username = 회원1, member = Member@0x200
-> username = 회원2, member = Member@0x300

❗️ 중복되는 결과 발생

조인하면서 데이터가 뻥튀기 됨 (일대다 조인 시 발생)


페치 조인과 DISTINCT

  • SQL의 DISTINCT는 중복된 결과를 제거하는 명령
  • JPQL의 DISTINCT 2가지 기능 제공
    1. SQL에 DISTINCT를 추가
    2. 애플리케이션에서 엔티티 중복 제거
      • DISTINCT가 추가로 애플리케이션에서 중복 제거시도
      • 같은 식별자를 가진 Team 엔티티 제거
  • select distinct t from Team t join fetch t.members where t.name = ‘팀A’
    • SQL에 DISTINCT를 추가하지만 데이터가 다르므로 SQL 결과에서 중복제거 실패
    • 😃 하지만 DISTINCT가 추가로 애플리케이션에서 중복 제거시도 (같은 식별자를 가진 Team 엔티티 제거)

DISTINCT 적용 후 실행 결과

teamname = 팀A, team = Team@0x100
-> username = 회원1, member = Member@0x200
-> username = 회원2, member = Member@0x300

페치 조인과 일반 조인의 차이

  • 일반 조인 실행 시 연관된 엔티티를 함께 조회하지 않음
    • [JPQL] select t from Team t join t.members m where t.name = ‘팀A’
    • [SQL] SELECT T.* FROM TEAM T INNER JOIN MEMBER M ON T.ID=M.TEAM_ID WHERE T.NAME = ‘팀A’
    • JPQL은 결과를 반환할 때 연관관계 고려 X (단지 SELECT 절에 지정한 엔티티만 조회할 뿐)
    • 여기서는 팀 엔티티만 조회하고, 회원 엔티티는 조회하지 않음
  • 페치 조인은 연관된 엔티티를 함께 조회함
    • [JPQL] select t from Team t join fetch t.members where t.name = ‘팀A’
    • [SQL] SELECT T.*, M.* FROM TEAM T INNER JOIN MEMBER M ON T.ID=M.TEAM_ID WHERE T.NAME = ‘팀A’
    • 페치 조인을 사용할 때만 연관된 엔티티도 함께 조회 (즉시 로딩)
    • 객체 그래프를 SQL 한번에 조회하는 개념

페치 조인의 한계

  • 페치 조인 대상에는 별칭을 줄 수 없음
    • 하이버네이트는 가능하지만 가급적 사용하지 않는 것을 권고
    • 객체의 상태와 DB의 상태 일관성(정합성: 데이터 값들이 서로 일치하는 상태)이 깨질 가능성이 있음
    • 여러 엔티티를 페치 조인할 때만 유일하게 사용

      객체 그래프 사상에 맞지 않음
      객체 그래프는 기본적으로 데이터를 모두 조회함. 그런데 컬렉션의 일부만 조회될 시 객체 관점에서 문제가 발생할 수 있음
      -> fetch join을 사용하지 않고, 일부만 조회할 엔티티를 대상으로 쿼리를 날려야 함!

  • 둘 이상의 컬렉션은 페치 조인 할 수 없음
    • 마찬가지로 정합성이 깨질 수 있음 (일대다만 해도 데이터가 뻥튀기되는데...)
  • 컬렉션을 페치 조인하면 페이징 API(setFirstResult, setMaxResults)를 사용할 수 없음
    • 일대일, 다대일 같은 단일 값 연관 필드들은 페치 조인해도 페이징 가능
    • 일대다를 페이징하면 데이터가 뻥튀기 됨
    • 하이버네이트는 경고 로그를 남김 (DB에서 페이징하는 것이 아니라 메모리에서 페이징 -> 매우 위험)
    • 해결 방안
      1. 일대다 -> 다대일로 방향을 뒤집기!
      2. 페치 조인이 아닌 @BatchSize 사용 또는 batch size 글로벌 세팅 변경 (컬렉션 페치조인은 페이징 해결이 안되니까)

        @BatchSize는 N+1 문제의 또 다른 해결 방안이기도 함!


페치 조인의 특징

  • 연관된 엔티티들을 SQL 한 번으로 조회 -> 성능 최적화
  • 엔티티에 직접 적용하는 글로벌 로딩 전략보다 우선함
    • @OneToMany(fetch = FetchType.LAZY) // 글로벌 로딩 전략
  • 실무에서 글로벌 로딩 전략은 모두 지연 로딩
  • 최적화가 필요한 곳은 페치 조인 적용

정리

  • 모든 것을 페치 조인으로 해결할 수는 없음
  • 페치 조인은 객체 그래프를 유지할 때 사용하면 효과적
  • 여러 테이블을 조인해서 엔티티가 가진 모양이 아닌 전혀 다른 결과를 내야 하면, 페치 조인 보다는 일반 조인을 사용하고 필요한 데이터들만 조회해서 DTO로 반환하는 것이 효과적
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