[JPA] 영속성 관리

JPA 스터디를 진행하며 작성한 글입니다.

 

엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

엔티티 매니저는 엔티티를 저장하고, 수정하고, 삭제하고, 조회하는 등 엔티티와 관련된 모든 일을 처리한다. 이름 그대로 엔티티를 관리하는 관리자다.

개발자 입장에서는 엔티티 매니저를 엔티티를 저장하는 가상의 데이터베이스로 생각하면 된다.

 

엔티티 매니저 팩토리

• 엔티티 매니저 팩토리는 이름 그래도 엔티티 매니저를 만드는 공장인데, 공장을 만드는 비용은 상당히 크다. 따라서, 데이터 베이스를 하나만 사용하는 애플리케이션은 일반적으로 엔티티 매니저 팩토리를 하나만 생성한다.
• 엔티티 매니저 팩토리는 여러 스레드가 동시에 접근해도 안전하므로 서로 다른 스레드 간에 공유해도 된다.
• 하이버네이트를 포함한 JPA 구현체들은 엔티티 매니저 팩토리를 생성할 때 커넥션 풀을 만든다.

 

엔티티 매니저

• 앤티티 매니저는 필요할 때마다 엔티티 매니저 팩토리에서 생성하면 된다.
• 엔티티 매니저는 여러 스레드가 동시에 접근하면 동시성 문제가 발생하므로 스레드 간에 절대 공유하면 안 된다.
• 데이터베이스 연결이 꼭 필요한 시점까지 커넥션을 얻지 않고, 보통 트랜잭션을 시작할 때 커넥션을 획득한다.

 

영속성 컨텍스트

JPA를 이해하는 데 가장 중요한 용어는 영속성 컨텍스트다. 우리말로 해석하자면 '엔티티를 영구 저장하는 환경'이라는 뜻이다. 엔티티 매니저로 엔티티를 저장하고나 조회하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다.

아래의 예제와 같이 persist() 메서드로 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다.

 

em.persist(member);

 

엔티티의 생명주기

엔티티에는 아래와 같이 4가지 상태가 존재한다.

 

• 비영속
• 영속
• 준영속
• 삭제

 

 

비영속

순수한 객체이며 영속성 컨텍스트나 데이터베이스와 전혀 관련이 없는 상태를 말한다.

 

Memebr member = new Member();
member.setId("member1");
member.setUsername("회원1");

 

 

영속

엔티티 매니저를 통해 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한 상태를 말한다. 결국 영속 상태라는 것은 영속성 컨텍스트에 의해 관리된다는 뜻이다.

 

em.persist(member);

 

 

준영속

영속성 컨텍스트가 관리하다가 분리된 엔티티의 상태를 말한다. 특정 엔티티를 준영속 상태로 만들려면 em.detach()를 호출하거나, em.close()를 호출해서 영속성 컨텍스트를 닫거나, em.clear() 을 호출해서 영속성 컨텍스트를 초기화하면 된다.

 

삭제

영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제된 엔티티의 상태를 말한다.

 

em.remove(member);

 

영속성 컨텍스트의 특징

• 영속성 컨텍스트와 식별자 값
  • 영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값(@Id로 테이블의 기본 키와 매핑한 값)로 구분한다. 따라서 영속 상태는 식별자 값이 반드시 있어야 한다.
• 영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장
  • JPA는 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영하는데, 이것을 플러시(flush)라고 한다.
• 영속성 컨텍스트로 엔티티를 관리하면 다음과 같은 장점이 있다
  • 1차 캐시
  • 동일성 보장
  • 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연
  • 변경 감지
  • 지연 로딩

 

엔티티 조회

영속성 컨텍스트는 내부에 캐시를 가지고 있는데 이것을 1차 캐시라 한다. 영속 상태의 엔티티는 모두 이곳에 저장된다. 1차 캐시의 키는 식별자 값(데이터베이스 기본 키와 매핑된 값)이다.

 

 

1차 캐시에서 조회

em.find()를 호출하면 우선 1차 캐시에서 식별자 값으로 엔티티를 찾는다.

 

데이터베이스에서 조회

만약 em.find()를 호출했는데 엔티티가 1차 캐시에 없으면 앤티티 매니저는 데이터베이스를 조회해 엔티티를 생성한다. 그리고 1차 캐시에 저장한 후에 영속 상태의 엔티티를 반환한다.

 

 

영속 엔티티의 동일성 보장

영속성 컨텍스트에서 동일한 엔티티를 반복해 호출하면 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환해 동일성을 보장한다.

 

장점

• 성능상 이점을 누릴 수 있다.
  • 한 번 조회한 엔티티는 영속성 컨텍스트의 1차 캐시에 존재하기 때문에 다시 조회해도 데이터베이스를 호출하지 않기 때문이다.
• 엔티티의 동일성을 보장한다.
  • 영속성 컨텍스트의 1차 캐시에서 동일한 인스턴스를 반환하기 때문이다.

 

엔티티 등록

엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 직전까지 데이터베이스에 엔티티를 저장하지 않고 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 모아둔다. 크리고 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 쿼리를 데이터베이스에 보내는데 이것을 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이라 한다.

 

 

위 그림을 보면 회원 A를 영속화했다. 영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 회원 엔티티를 저장하면서 등록 쿼리를 생성해 지연 SQL 저장소에 보관한다.

 

 

전 단계와 동일하게 회원 B를 영속화 한 다음 트랜잭션을 커밋했다. 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저는 우선 영속성 컨텍스트를 플러시 한다.

플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 작업인데, 쉽게 말하면 쓰기 지연 SQL 저장소에 모인 쿼리를 데이터베이스에 보내는 작업이다.

쓰기 지연이 가능한 이유

하나의 트랜잭션 범위 안에서 실행되는 쿼리는 트랜잭션을 커밋하지 않으면 아무 소용이 없다. 결국 커밋 직전에만 데이터베이스에 SQL을 전달하면 되는데, 이것이 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이 가능한 이유다.

 

엔티티 수정

변경 감지

JPA로 엔티티를 수정할 때는 단순히 엔티티를 조회해서 데이터만 변경하면 된다. 이렇게 엔티티의 변경 사항을 데이터베이스에 자동으로 반영하는 기능을 변경 감지라 한다. 변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용된다.

 

 

엔티티를 영속성 컨텍스트에 보관할 때, 최초 상태를 복사해서 저장해 두는데 이것을 스냅샷이라 한다. 그리고 플러시 시점에 스냅샷과 엔티티를 비교해서 변경된 엔티티를 찾는다.

위 그림을 순서대로 분석해보자.

 

1. 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저 내부에서 플러시가 호출된다.
2. 엔티티와 스냅샷을 비교해서 변경된 엔티티를 찾는다.
3. 변경된 엔티티가 있으면 수정 쿼리를 생성해서 쓰기 지연 SQL 저장소에 보낸다.
4. 쓰기 지연 저장소의 SQL을 데이터베이스에 보낸다.
5. 데이터베이스 트랜잭션을 커밋한다.

 

추가로 알아두면 좋은 내용

JPA의 변경 감지 기본 전략은 엔티티의 모든 필드를 업데이트한다. 이렇게 모든 필드를 업데이트하면 데이터 전송량이 증가하는 단점이 있지만, 다음과 같은 장점으로 인해 모든 필드를 업데이트한다.

• 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.

만약 필드가 많거나 저장되는 내용이 너무 크면 수정된 데이터만 사용해서 동적으로 UPDATE SQL을 생성하는 전략을 선택하면 된다. (@DynamicUpdate 사용)

상황에 따라 다르지만 컬럼이 대략 30개 이상이면 기본 방법보다 동적 수정 쿼리가 빠르다고 한다.

 

엔티티 삭제

엔티티를 삭제하려면 삭제 대상 엔티티를 조회해야 한다.

 

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

 

em.remove()에 넘겨진 엔티티를 삭제한다. 엔티티를 즉시 삭제하는 것이 아니라 삭제 쿼리를 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다. 이후 트랜잭션을 커밋해서 플러시를 호출하면 실제 데이터베이스에 삭제 쿼리를 전달한다.

 

플러시

플러시(flush())는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영한다. 플러시는 영속성 컨텍스트에 보관된 엔티티를 지우는 것이 아니고 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 작업이다.

 

플러시를 실행하면 일어나는 작업

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.

 

플러시를 하는 방법

1. em.flush()를 직접 호출한다.
2. 트랜잭션 커밋 시 플러시가 자동 호출된다.
3. JPQL 쿼리 실행 시 플러시가 자동 호출된다.

 

준영속

영속 상태였다가 더는 영속성 컨텍스트가 관리하지 않는 상태를 준영속 상태라 한다.

 

엔티티를 준영속 상태로 전환 : detach()

 

 

memberA 엔티티를 생성하고 영속화한 다음 em.detach(memberA)를 호출하는 순간 1차 캐시부터 쓰기 지연 SQL 저장소까지 해당 엔티티를 관리하기 위한 모든 정보가 제거된다.

 

영속성 컨텍스트 초기화 : clear()

 

em.clear()를 호출하는 순간 영속성 컨텍스트에 있는 모든 것이 초기화된다. 영속성 컨텍스트에 관리되던 모든 엔티티들이 준영속 상태가 된다.

 

영속성 컨텍스트 종료 : close()

 

 

영속성 컨텍스트가 종료된다. 영속성 컨텍스트에 관리되던 모든 엔티티들이 준영속 상태가 된다.

 

병합 : merge()

준영속 상태 또는 비영속 엔티티를 다시 영속 상태로 변경하려면 병합을 사용하면 된다. merge() 메소드는 준영속 상태의 엔티티를 받아서 그 정보로 새로운 영속 상태의 엔티티를 반환한다.

 

Member mergeMember = em.merge(member);

 

 

참고

• 자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍 - 김영한

 

예상 면접 질문 및 답변

링크 참고