영속성 관리

2023. 02.07 09:30 복습 시작

JPA 기능

JPA가 제공하는 기능은 크게 두 가지가 있다.

 

• 엔티티와 테이블을 매핑하는 설계 부분
• 매핑한 엔티티를 실제 사용하는 부분

매핑한 엔티티를 엔티티 매니저를 통해 어떻게 사용하는지 알아보자.

먼저 엔티티 매니저란 무엇인가?

• 엔티티 매니저는 엔티티를 저장하고, 수정하고, 삭제하고, 조회하는 등 엔티티와 관련된 모든 일을 처리한다.
• 개발자의 입장에서 엔티티 매니저는 엔티티를 저장하는 가상의 데이터베이스로 생각하면 된다.
• 일반적으로 데이터베이스를 하나만 사용하는 애플리케이션은 일반적으로 엔티티 매니저 팩토리를 하나만 생성한다.
• 엔티티 매니저 팩토리를 생성하면 필요할 때마다 엔티티 매니저를 생성하면 된다.
• 엔티티 매니저 팩토리는 엔티티 매니저를 만드는 공장인데, 공장을 만드는 비용이 매우 크므로 한 개만 만들어서 애플리케이션 전체에서 공유하도록 설계되어 있다.
• 반면, 공장에서 엔티티 매니저를 생성하는 비용은 매우 적다.

그리고 엔티티 매니저 팩토리는 여러 스레드가 동시에 접근해도 안전하므로 서로 다른 스레드 간에 공유해도 되지만,
엔티티 매니저는 여러 스레드가 동시에 접근하면 동시성 문제가 발생하므로 스레드 간에 절대 공유하면 안 된다.

 

엔티티 매니저 팩토리가 다수의 엔티티 매니저를 생성하는 것을 위 그림에서 확인할 수 있다.

엔티티 매니저들은 꼭 필요한 시점까지 데이터베이스 커넥션을 얻지 않는다.

보통 트랜잭션을 시작할 때 커넥션을 얻으며, EntityManager2도 커넥션을 사용 중인데 트랜잭션을 시작할 때 데이터베이스 커넥션을 얻었다.

영속성 콘텍스트란 무엇인가?

JPA에서 정말 중요한 단어다. 엔티티를 영구 저장하는 환경이라고 해석할 수 있다.

엔티티 매니저로 엔티티를 관리하면 엔티티 매니저는 영속성 콘텍스트에 엔티티를 관리하고 보관한다.

엔티티 매니저를 사용해서 회원 엔티티를 영속성 콘텍스트에 저장하는 것이다.

영속성 콘텍스트는 논리적인 개념이며 눈에 보이지 않는다.

또한 영속성 콘텍스트는 엔티티 매니저를 생성할 때 하나 만들어진다.

그리고 엔티티 매니저를 통해서 영속성 콘텍스트에 접근할 수 있고 영속성 콘텍스트를 관리할 수 있다.

엔티티 매니저와 영속성 컨텍스트 관계 참고 자료

엔티티의 생명주기

엔티티의 생명주기는 크게 4가지가 있다.

 

• 비영속 : 영속성 콘텍스트와 전혀 관계가 없는 상태
• 영속 : 영속성 콘텍스트에 저장된 상태
• 준영속 : 영속성 콘텍스트에 저장되었다가 분리된 상태
• 삭제 : 삭제된 상태

엔티티의 생명주기

영속성 콘텍스트의 특징

• 영속성 콘텍스트와 식별자 값 : 영속성 콘텍스트는 엔티티를 식별자 값(@Id)으로 구분하므로 영속 상태는 반드시 식별자 값이 있어야 한다. 값이 없다면 예외가 발생한다.
• 영속성 콘텍스트와 데이터베이스 저장 : JPA는 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 콘텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터 베이스에 반영한다. 이것을 플러시라고 한다.
• 영속성 콘텍스트가 엔티티를 관리하면 다양한 장점이 있다. (1차 캐시, 동일성 보장, 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연, 변경 감지, 지연 로딩)

엔티티 조회와 1차 캐시

영속성 콘텍스트는 내부에 캐시를 가지고 있는데 이것을 1차 캐시라고 한다. 영속 상태의 엔티티는 모두 이곳에 저장된다. 

//비영속 상태
Member member=new Member();
member.setId("memberA");

//영속 상태
em.persist(member);

이 코드를 실행하면 1차 캐시에 회원 엔티티를 저장한다.

1차 캐시를 영속성 콘텍스트와 동일하다고 생각해도 된다. 회원 엔티티는 아직 데이터베이스에 저장되지 않았다.

 

1차 캐시의 값은 식별자고 이 식별자는 데이터베이스 기본 키와 매핑되어 있다.

즉 영속성 콘텍스트에 데이터를 저장하고 조회하는 모든 기준은 데이터베이스 기본 키 값이다.

이제 멤버를 찾는 코드를 작성해보자.

Member findMember=em.find(Member.class, "memberA");

em.find를 호출하면 먼저 1차 캐시에서 엔티티를 찾고,

만약 찾는 엔티티가 1차 캐시에 없으면 데이터베이스에서 조회한다.

이 경우에 엔티티 매니저는 데이터베이스를 조회해서 엔티티를 생성했다.

그러면 1차 캐시에 저장한 후에 영속 상태의 엔티티를 반환한다.

 

즉 데이터베이스에서 조회하는 것이 아니라 1차 캐시에서 엔티티를 바로 가져오므로 성능상의 이점이 있다.

영속 엔티티와 동일성 보장

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

System.out.print(a == b);

위 코드의 출력 결과는 당연히 true다.

em.find(Member.class, "memberA");를 반복해도 영속성 콘텍스트는 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환한다.

따라서 영속성 콘텍스트는 성능상 이점과 엔티티의 동일성을 보장한다.

엔티티 등록, 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연

아래 코드를 확인해보자.

EntityManager em = emf.createEntityManager();
EntityTransaction transaction = em.getTransaction();
//엔티티 매니저는 데이터 변경시 트랜잭션을 시작해야 한다.
transaction.begin(); // [트랜잭션] 시작

em.persist(memberA);
em.persist(memberB);

//여기까지 INSERT SQL을 데이터베이스에 보내지 않는다.
//커밋하는 순간 데이터베이스에 INSERT SQL을 보낸다.
transaction.commit();

엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 직전까지 데이터베이스에 엔티티를 저장하지 않고 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 모아둔다.

그리고 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 쿼리를 데이터베이스에 보내는데 이것을 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이라 한다.

즉 쓰기 지연으로 INSERT SQL을 모으고, 커밋할 때 쿼리를 한 번에 데이터베이스로 보낸다.

쓰기 지연, 커밋

트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저는 영속성 콘텍스트를 플러시 한다.

플러시는 영속성 콘텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 작업인데

이때 등록, 수정, 삭제한 엔티티를 데이터베이스에 반영한다.

이렇게 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화한 후에 실제 데이터베이스 트랜잭션을 커밋한다.

엔티티 수정, 변경 감지

아래 코드를 확인해보자.

EntityManager em = emf.createEntityManager();
EntityTransaction transaction = em.getTransaction();
transaction.begin(); // [트랜잭션] 시작

// 영속 엔티티 조회
Member memberA = em.find(Member.class, "memberA");
// 영속 엔티티 데이터 수정
memberA.setUsername("hi");
memberA.setAge(10);

//em.update(member) 이런 코드가 있어야 하지 않을까?

transaction.commit(); // [트랜잭션] 커밋

em.update라는 메서드를 사용해야 할 거 같지만 이런 메서드는 없다.

엔티티의 데이터만 변경했는데 어떻게 데이터베이스에 반영이 되는 걸까? 이유는 변경 감지(dirty checking)때문이다.

짧게 말하면 엔티티의 변경사항을 데이터베이스에 자동으로 반영하는 기능이다. 

 

• JPA는 엔티티를 영속성 콘텍스트에 보관할 때, 최초 상태를 복사해서 저장해두는데 이것을 스냅숏이라고 한다.
• 그리고 플러시 시점에 스냅숏과 엔티티, 즉 1차 캐시에 저장된 엔티티를 비교해서 변경된 엔티티를 찾는다.

좀 더 자세히 분석해보자.

 

1. 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저 내부에서 먼저 플러시가 호출된다.
2. 엔티티와 스냅숏을 비교해서 변경된 엔티티를 찾는다.
3. 변경된 엔티티가 있으면 수정 쿼리를 생성해서 쓰기 지연 SQL 저장소에 보낸다.
4. 쓰기 지연 저장소와 SQL을 데이터베이스에 보내면, 데이터베이스 트랜잭션을 커밋한다.

당연하지만 변경 감지는 영속 상태의 엔티티에만 적용된다. 즉 트랜잭션 안에서만 적용된다.

JPA의 기본 전략은 엔티티의 수정된 필드만 업데이트 쿼리를 보내는 것이 아닌, 엔티티의 모든 필드를 업데이트한다.

이러면 데이터베이스에 보내는 데이터 전송량이 증가하는 단점이 있지만, 2가지의 장점이 있다.

 

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

물론 수정된 필드만 업데이트 쿼리를 보내는 동적인 전략도 존재한다.

이때는 하이버네이트 확장 기능인 @org. hibernate.annotations.DynamicUpdate를 사용해야 한다.

엔티티 삭제

엔티티 삭제는 간단하게 em.remove 메서드를 호출하면 된다.

플러시

플러시는 영속성 콘텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영한다.

플러시를 실행하면 구체적으로 다음과 같은 일이 일어난다.

 

• 변경 감지가 동작해서 영속성 콘텍스트에 있는 모든 엔티티를 스냅숏과 비교해서 수정된 엔티티를 찾는다.
• 수정된 엔티티는 수정 쿼리를 만들어 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다.
• 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 데이터베이스에 전송한다.

영속성 콘텍스트를 플러시 하는 방법은 3가지다.

 

• em.flush()를 직접 호출.
• 트랜잭션 커밋 시 플러시가 자동 호출된다.
• JPQL 쿼리 실행 시 플러시가 자동 호출된다.

플러시 모드 옵션

 

• em.setFlushMode(FlushModeType.AUTO) 커밋이나 쿼리를 실행할 때 플러시 (기본 값)
• em.setFlushMode(FlushModeType.COMMIT) 커밋할 때만 플러시 

준영속

영속성 콘텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티가 영속성 콘텍스트에서 분리된 것이다.

따라서 준영속 상태의 엔티티는 영속성 콘텍스트가 제공하는 기능을 사용할 수 없다.

 

영속 상태의 엔티티를 준영속 상태로 만드는 방법은 크게 3가지다.

 

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

준영속 상태는 사실상 비영속 상태에 가깝고, 식별자 값을 가지며, 지연 로딩을 할 수 없다.

 

참고자료

자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍 - 김영한

자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍 강의 - https://www.inflearn.com/course/ORM-JPA-Basic/dashboard

자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍 - 기본편 - 인프런 | 강의

 

2023. 02.07 11:00 복습 및 정리 끝