영속성 관리 (1)

JPA가 제공하는 기능

·엔티티와 테이블을 매핑하는 설계 부분

·매핑한 엔티티를 실제 사용하는 부분

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이번 글에서는 매핑한 엔티티를 엔티티 매니저를 통해 어떻게 사용하는지 알아보겠다.

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엔티티매니저는 엔티티를 저장하고, 수정하고, 삭제하고, 조회하는 등 엔티티와 관련된 모든 일을 한다. 이름 그대로 엔티티를 관리하는 관리자다. 개발자 입장에서 엔티티 매니저는 엔티티를 저장하는 가상의 데이터베이스로 생각하면 된다. 참고로 내용 중에 구현과 관련된 부분들은 하이버네이트를 기준으로 이야기할 것이고 다른 JPA구현체도 크게 다르지는 않을 것이다.

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엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

 

데이터베이스를 하나만 사용하는 애플리케이션은 일반적으로 EntityManagerFactory를 하나만 생성한다.

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EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook"); //비용이 아주 많이 든다.

Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook")를 호출하면 META-INF/persistence.xml에 있는 정보를 바탕으로 EntityManagerFactory를 생성한다.

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이제부터 필요할 때마다 엔티티 매니저 팩토리에서 엔티티 매니저를 생성하면 된다.

EntityManager em = emf.createEntityManager(); //비용이 거의 안든다.

 

영속성 컨텍스트란?

 

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

em.persist(member);

지금까지 이 코드는 단순히 회원 엔티티를 저장한다고 표현했지만, 정확히 이야기하면 persist() 메소드는 엔티티 매니저를 사용해서 회원 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다.

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엔티티의 생명주기

 

엔티티에는 4가지 상태가 존재한다.

·비영속: 영속성 컨텍스트와 전혀 관계가 없는 상태

·영속: 영속성 컨텍스트에 저장된 상태

·준영속: 영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태

·삭제: 삭제된 상태

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▼비영속

엔티티 객체를 생성한 상태. 순수한 객체 상태이며 아직 저장하지 않았다. 따라서 영속성 컨텍스트나 데이터베이스와는 전혀 관련이 없다.

이것을 비영속 상태라고 한다.

//객체를 생성한 상태(비영속)
Member member = new Member();
member.setId("member1");
member.setUserName("회원1");

em.persist() 호출 전, 비영속 상태

▼영속

엔티티 매니저를 통해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장했고, 이렇게 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티를 영속 상태라 한다.

그리고 em.find()나 JPQL을 사용해서 조회한 엔티티도 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태다.

//객체를 저장한 상태(영속)
em.persist(member);

em.persist() 호출 후, 영속 상태

▼준영속

영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으면 준영속 상태가 된다. 특정 엔티티를 준영속 상태로 만들려면 em.detach()를 호출하면 된다. em.close()를 호출해서 영속성 컨텍스트를 닫거나 em.clear()를 호출해서 영속성 컨텍스트를 초기화해도 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티는 준영속 상태가 된다.

//회원 엔티티를 영속성 컨텍스트에서 분리, 준영속 상태
em.detach(member);

▼삭제

엔티티를 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제한다.

//객체를 생성한 상태(삭제)
em.remove(member);

 

영속성 컨텍스트의 특징

 

1. 엔티티 조회

영속성 컨텍스트는 내부에 캐시를 가지고 있는데 이것을 1차 캐시라 한다. 영속 상태의 엔티티는 모두 이곳에 저장된다. 쉽게 이야기하면 영속성 컨텍스트 내부에 Map이 하나 있는데 키는 @Id로 매핑한 식별자고 값은 인스턴스다.

//엔티티를 생성한 상태(비영속)
Member member = new Member();
member.setId("member1");
member.setUsername("회원1");

//엔티티를 영속
em.persist(member);

이 코드를 실행하면 그림처럼 1차 캐시에 회원 엔티티를 저장한다. 회원 엔티티는 아직 데이터베이스에 저장되지 않았다.

영속성 컨텍스트 1차 캐시

이번에는 엔티티를 조회해보자.

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

find() 메소드를 보면 첫 번째 파라미터는 엔티티 클래스의 타입이고, 두 번째는 조회할 엔티티의 식별자 값이다.

em.find를 호출하면 먼저 1차 캐시에서 엔티티를 찾고 만약 찾는 엔티티가 1차 캐시에 없으면 데이터베이스에서 조회한다.

1차 캐시에서 조회

 

다음 코드는 1차 캐시에 있는 엔티티를 조회한다.

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

//1차 캐시에 저장됨
em.persist(member);

//1차 캐시에서 조회
Member member = em.find(Member.class, "member1");

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

Member findMember2 = em.find(Member.class, "member2");

1차 캐시에 없어 데이터베이스 조회

이제 member1, member2 엔티티 인스턴스는 1차 캐시에 있다. 따라서 이 엔티티들을 조회하면 메모리에 있는 1차 캐시에서 바로 불러온다. 성능상 이점을 누릴 수 있다.

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다음 코드를 통해 식별자가 같은 엔티티 인스턴스를 조회해서 비교해보자.

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

System.out.println(a == b); //동일성 비교

em.find(Member.class, "member1")를 반복해서 호출해도 영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환한다. 따라서 둘은 같은 인스턴스고 결과는 당연히 참이다. 영속성 컨텍스트는 성능상 이점과 엔티티의 동일성을 보장한다.

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2. 엔티티 등록

엔티티 매니저를 사용해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 등록해보자.

EntityManager em = emf.createEntityManager();
EntityTransaction transaction = em.getTransaction();

//엔티티 매니저는 데이터 변경 시 트랜잭션을 시작해야 한다.
transaction.begin();

em.persist(memberA);
em.persist(memberB);
//여기까지 INSERT SQL을 데이터베이스에 보내지 않는다.

//커밋하는 순간 데이터베이스에 INSERT SQL을 보낸다.
transaction.commit(); //트랜잭션 커밋

엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 직전까지 데이터베이스에 엔티티를 저장하지 않고 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 차곡차곡 모아두고 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 쿼리를 데이터베이스를 보내는데 이것을 트랜잭션을 지원하는 '쓰기 지연'이라 한다.

쓰기 지연, 회원 A 영속

영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 회원 엔티티를 저장하면서 동시에 회원 엔티티 정보로 등록쿼리를 만든다. 그리고 만들어진 등록 쿼리를 쓰기 지연 SQL저장소에 보관한다.

쓰기 지연, 회원 B 영속

다음으로 회원 B를 영속화 했다. 현재 쓰기 지연 SQL 저장소에는 등록 쿼리가 2건 저장되었다.

쓰기 지연, 커밋

 

마지막으로 트랜잭션을 커밋했다. 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저는 우선 영속성 컨텍스트를 플러시한다. 플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 작업인데 이때 등록, 수정, 삭제한 엔티티를 데이터베이스에 반영한다. 좀 더 구체적으로 얘기하면 쓰기 지연 SQL 저장소에 모인 쿼리를 데이터베이스에 보낸다. 이렇게 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화 한 후에 실제 데이터베이스 트랜잭션을 커밋한다.

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3.엔티티 수정

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

//영속 엔티티 조회
Member memberA = em.find(Member.class, "memberA");

//영속 엔티티의 데이터 수정
memberA.setUsername("hi");
memberA.setAge(10);

transaction.commit(); //트랜잭션 커밋

엔티티의 데이터만 변경하고 별도의 update메소드 없이, 데이터베이스에 반영이 되는것을 변경 감지라고 한다.

JPA는 엔티티를 영속성 컨텍스트에 보관할 때, 최초 상태를 복사해서 저장해두는데 이것을 스냅샷이라 한다. 그리고 플러시 시점에 스냅샷과 엔티티를 비교해서 변경된 엔티티를 찾고, 변경된 엔티티가 있으면 수정 쿼리를 생성해서 쓰기 지연 SQL 저장소에 보낸 후, 그 쓰기 지연 저장소의 SQL을 데이터베이스에 보낸 후, 데이터베이스의 트랜잭션을 커밋한다.

변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용된다.

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JPA의 기본 전략은 모든 필드를 업데이트한다. 하지만 이렇게 사용하면 수정쿼리가 항상 같다.(물론 바인딩되는 데이터는 다르다.) 따라서 애플리케이션 로딩 시점에 수정 쿼리를 미리 생성해두고 재사용할 수 있다.

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필드가 너무 많거나 내용이 너무 크면 수정된 데이터만 사용해서 동적으로 UPDATE SQL을 생성하는 전략을 선택하면 된다. 단 이때는 하이버네이트 확장 기능을 사용해야 한다.

@Entity
@org.hibernate.annotations.DynamicUpdate //수정된 데이터만 동적으로 UPDATE SQL생성
@Table(name = "Member")
public class Member {...}

4. 엔티티 삭제

엔티티를 삭제하려면 먼저 삭제 대상 엔티티를 조회해야 한다.

Member memberA = em.find(Member.class, "memberA"); //삭제 대상 엔티티 조회
em.remove(memberA); //엔티티 삭제

em.remove()에 삭제 대상 엔티티를 넘겨주면 엔티티를 삭제한다. 물론 엔티티를 즉시 삭제하는 것이 아니라 엔티티 등록과 비슷하게 삭제 쿼리를 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다. 이후 트랜잭션을 커밋해서 플러시를 호출하면 실제 데이터베이스에 쿼리를 전달한다.

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