[JPA] 영속성 관리

해당 포스트는 김영한 님의 [자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍] 을 읽고 정리한 글입니다.

 

1. 엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

데이터베이스를 하나만 사용하는 애플리케이션은 일반적으로 persistence.xml에 있는 정보를 바탕으로 EntityManagerFactory를 하나만 생성한다.

 

엔티티 매니저 팩토리는 엔티티 매니저를 만드는 공장인데 공장을 만드는 비용이 상당이 크다. 하지만 공장에서 엔티티 매니저를 생성하는 비용은 거의 들지 않는다. 엔티티 매니저 팩토리는 여러 스레드가 동시에 접근해도 안전하여 서로 다른 스레드 간에 공유해도 되지만, 엔티티 매니저는 여러 스레드가 동시에 접근하면 동시성 문제가 발생하여 스레드 간에 절대 공유하면 안된다.

 

 

일반적인 웹 애플리케이션

• 하나의 EntityManagerFactory에서 다수의 엔티티 매니저를 생성한다. 엔티티 매니저는 데이터베이스 연결이 꼭 필요한 시점까지 커넥션을 얻지 않고 트랜잭션을 시작할 때 커넥션을 얻는다.
• 하이버네이트를 포함한 JPA 구현체들은 EntityManagerFactory를 생성할 때 커넥션 풀도 만든다.

 

 

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2. 영속성 컨텍스트란?

JPA를 이해하는 데 가장 중요한 용어는 엔티티를 영구 저장하는 환경인 영속성 컨텍스트이다. 엔티티 매니저로 엔티티를 저장하거나 조회하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다.

 

영속성 컨텍스트는 논리적인 개념에 가까워 눈에 보이지 않지만 영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저를 생성할 때 하나 만들어진다. 그리고 엔티티 매니저를 통해서 엔티티 컨텍스트에 접근하고 관리할 수 있다.

 

 

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3. 엔티티의 생명주기

엔티티에는 아래와 같이 4가지 상태가 존재한다.

생명주기

 

1) 비영속

엔티티 객체를 생성했으나 아직 저장하지 않아 영속성 컨텍스트와 전혀 관계가 없는 상태

• 객체를 생성한 상태

// 객체를 생성
Member member = new Member();
member.setId("member1");
member.setUsername("회원1");

 

2) 영속

엔티티 매니저를 통해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한 상태

• 영속 상태가 되면 영속성 컨텍스트에 의해 관리된다

em.persist(member); // 객체를 저장

 

3) 준영속

영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 이제는 관리하지 않는 상태

// 엔티티를 영속성 컨텍스트에서 분리
em.detach(member);

 

4) 삭제

엔티티가 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제된 상태

// 객체를 삭제한 상태
em.remove(member);

 

 

 

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4. 영속성 컨텍스트의 특징

1) 특징

① 영속성 컨텍스트와 식별자 값

영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값으로 구분한다. 그러므로 영속 상태는 식별자 값이 반드시 있어야 한다.

 

② 영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장

JPA는 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영하는데 이를 flush라한다.

 

③ 영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리하면 다음과 같은 장점이 있다

• 1차 캐시
• 동일성 보장
• 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연
• 변경 감지
• 지연 로딩

 

 

## 엔티티 조회

영속성 컨텍스트는 내부에 1차 캐시를 가지고 영속 상태의 엔티티는 모두 이곳에 저장된다.

쉽게 설명하면 영속성 컨텍스트 내부에 Map이 있는데 키는 @Id로 매핑한 식별자고 값은 엔티티 인스턴스다.

 

 

① 1차 캐시

1차 캐시의 키는 식별자 값이고 이 값은 데이터베이스 기본 키와 매핑된다. 따라서 영속성 컨텍스트에 데이터를 저장하고 조회하는 모든 기준은 데이터베이스 기본 키 값이다.

 

 

• 1차 캐시에서 조회

1차 캐시에서 조회

 

em.find() 호출하면 우선 1차 캐시에서 식별자 값으로 엔티티를 찾는다. 만약 찾는 엔티티가 있으면 데이터베이스를 조회하지 않고 메모리에 있는 1차 캐시에서 엔티티를 조회한다.

 

 

 

• 데이터베이스에서 조회

1차 캐시에 없어 데이터베이스 조회

만약 찾는 엔티티가 없다면 엔티티 매니저는 데이터베이스를 조회해서 엔티티를 생성한다. 그리고 1차 캐시에 저장한 후, 영속 상태의 엔티티를 반환한다.

 

 

이러한 기능 덕분에 성능상 이점을 누릴 수 있다.

 

 

② 영속 엔티티의 동일성 보장

 

Member a = em.find(Member.class, "member1");
Member b = em.find(Member.class, "member1");

여기서 a와 b는 같을까??

em.find(Meber.class, "member1")를 반복해서 호출해도 영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환한다. 따라서 둘은 같은 인스턴스이다.

이렇게 영속성 컨텍스트는 성능상 이점과 엔티티의 동일성을 보장한다.

동일성과 동등성
동일성(identity): 실제 인스턴스가 같다. 참조 값을 비교하는 == 비교의 값이 같다.
동등성(equality): 실제 인스턴스는 다를 수 있지만 인스턴스가 가지고 있는 값이 같다. 자바에서는 equals()로 비교

 

 

 

## 엔티티 등록

엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 직전까지 데이터베이스에 엔티티를 저장하지 않고 내부 쿼리 저장소에 insert sql을 차곡차곡 모아둔다. 그리고 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 쿼리를 데이터베이스에 보내는데 이것을 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이라 한다.

쓰기 지연, 커밋

 

트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이 가능한 이유
트랜잭션 범위 안에서 실행되고 어떻게든 커밋 직전에만 데이터베이스에 sql을 전달하면 되기 때문이다.
이 기능을 잘 활용하면 모아둔 등록 쿼리를 데이터베이스에 한 번에 전달해서 성능을 최적화할 수 있다.(15.4.5절에서 소개)

 

 

## 엔티티 수정

① SQL 수정 쿼리의 문제점

SQL을 사용하면 수정 쿼리를 직접 작성하게 되고 결국 비즈니스 로직이 SQL에 의존하게 된다.

 

 

② 변경 감지

변경 감지

JPA로 엔티티를 수정할 때는 단순히 엔티티를 조회해서 데이터만 변경하면 된다. 이 과정에서 엔티티의 변경사항을 데이터베이스에 자동으로 반영하는 변경 감지가 일어난다.

• JPA는 엔티티를 영속성 컨텍스트에 보관할 때, 최초 상태를 복사하여 스냅샷을 저장한다. 그리고 플러시 시점에서 스냅샷과 엔티티를 비교하여 변경된 엔티티를 찾는다. 변경된 엔티티가 있으면 수정 쿼리를 생성해서 쓰기 지연 SQL 저장소에 보내고 이 SQL을 데이터베이스에 보내서 트랜잭션을 커밋한다.
• 변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용된다.

 

 

이렇게 변경 감지로 인해 실행된 UPDATE SQL을 자세히 알아보자. 만약 회원의 이름과 나이만 수정하면 변경된 부분에 대해서만 아래와 같이 수정 쿼리가 생성될 것으로 예상이 된다.

update member
set name=?, age=?
where id=?

 

하지만 JPA의 기본 전략은 아래처럼 엔티티의 모든 필드를 업데이트한다.

update member
set name=?, age=?, grade=?, ...
where id=?

이러면 데이터베이스에서 보내는 데이터 전송량이 증가하는 단점이 있다. 하지만 다음과 같은 장점으로 인해 모든 필드를 업데이트한다.

• 모든 필드를 사용하면 수정 쿼리가 항상 같다. 따라서 애플리케이션 로딩 시점에 수정 쿼리를 미리 생성하여 재사용할 수 있다.
• 데이터베이스에 동일한 쿼리를 보내면 데이터베이스는 이전에 한 번 파싱된 쿼리를 재사용할 수 있다.

 

물론 필드가 많거나 저장되는 내용이 너무 크면 `org.hibernate.DynamicUpdate` 어노테이션을 사용하여 수정된 데이터만 사용해서 동적으로 UPDATE SQL을 생성할 수 있다.

 

 

 

## 엔티티 삭제

em.remove(member); 를 호출하는 순간 영속성 컨텍스트에서 제거된다. 이렇게 삭제된 엔티티는 재사용하지 말고 자연스럽게 가비지 컬렉션의 대상이 되도록 두는 것이 좋다.

 

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5. 플러시

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

 

1) 동작

① 변경 감지가 동작해서 영속성 컨텍스트에 있는 모든 엔티티를 스냅샷과 비교해서 수정된 엔티티를 찾는다. 수정된 엔티티는 수정 쿼리를 만들어 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다.

② 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 데이터베이스에 전송한다.

 

2) 영속성 컨텍스트를 플러시하는 방법

① em.flush() 직접 호출

테스트나 다른 프레임워크와 JPA를 함께 사용할 때를 제외하고는 거의 사용하지 않는다.

 

② 트랜잭션 커밋 시 플러시 자동 호출

데이터베이스에 변경 내용을 SQL로 전달하지 않고 트랜잭션만 커밋하면 어떤 데이터도 데이터베이스에 반영되지 않는다. 따라서 JPA는 트랜잭션을 커밋할 때 플러시를 자동으로 호출한다.

 

③ JPQL 쿼리 실행 시 플러시 자동 호출

JPQL이나 Criteria(10장에서 설명) 같은 객체지향 쿼리를 호출할 때도 플러시가 실행된다.

 

JPQL 쿼리 실행 시, 플러시 자동 호출하는 이유
먼저 em.persist()를 호출해서 엔티티들을 영속 상태로 만들면 영속성 컨텍스트에는 있지만 아직 데이터베이스에는 반영되지 않은 상태이다. 이때 JPQL을 실행하면 데이터베이스에서 엔티티를 조회하게 되는데 해당 엔티티들은 아직 데이터베이스에 없으므로 쿼리 결과로 조회되자 않는다. 그렇기에 쿼리를 실행하기 직전에 영속성 컨텍스트를 플러시해서 변경 내용을 데이터베이스에 반영해야 한다. JPA는 이런 문제를 예방하기 위해 JPQL을 실행할 때도 플러시를 자동 호출한다.

 

 

 

6. 준영속

영속 상태의 엔티티가 영속성 컨텍스트에서 분리되면 준영속 상태가 된다. 이때 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능을 사용할 수 없다.

 

1) 방법

• em.detach(entity): 특정 엔티티만 준영속 상태로 전환
• em.clear(): 영속성 컨텍스트를 완전히 초기화
• em.close(): 영속성 컨텍스트를 종료

 

2) 특징

• 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으므로 거의 비영속 상태에 가깝다
• 식별자 값을 가지고 있다
• 지연 로딩을 할 수 없다
  • 지연 로딩은 실제 객체 대신 프록시 객체를 로딩해두고 해당 객체를 실제 사용할 때 영속성 컨텍스트를 통해 데이터를 불러오는 방법이다. 하지만 영속 상태는 영속성 컨텍스트가 더는 관리하지 않으므로 지연 로딩 시 문제가 발생한다.