[JPA] JPA 영속성 컨텍스트

안녕하세요. 개발자 Jindory입니다.

오늘은 JPA 영속성 컨텍스트에 대해 알아보는 글을 작성해보고자 합니다.

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JPA 영속성 컨텍스트

엔티티를 영구 저장하는 환경이라는 뜻이다. 어플리케이션과 데이터베이스 사이에서 객체를 보관하는 가상의 저장소 같은 역할을 한다. 엔티티 매니저를 통해 엔티티를 저장하거나 조회하면, 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다.

// 엔티티 매니저를 사용해 회원 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다는 의미이다.
em.persist(member);

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엔티티의 생명주기

• 비영속(new/transient) : 영속성 컨텍스트와 전혀 관계가 없는 상태
• 영속(managed) : 영속성 컨텍스트에 저장되어 관리되는 상태
• 준영속(detached) : 영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태
• 삭제(removed) : 삭제된 상태

비영속

엔티티 객체를 생성했지만 아직 영속성 컨텍스트에 저장하지 않은 상태를 비영속(new/transient)라고 한다.

Member member = new Member();
member.setName("홍길동");
member.setAge(25);

영속

엔티티 매니저를 통해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한 생태를 말하며 영속성 컨텍스트에 의해 관리된다는 뜻이다.

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

EntityManager em = emf.createEntityManager();
em.getTransaction().begin();

// 객체를 저장한 상태(영속)
em.persist(member);

 

준영속

영속성 켠텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 더이상 관리하지 않으면 준영속 상태가 된다.

준영속 상태로 만들면 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능을 사용하지 못 한다.

// 준영속 상태로 만드는 방법.
// 특정 엔티티만 준영속 상태로 전환
em.detach(entity);
// 영속성 컨텍스트를 완전히 초기화
em.clear();
// 영속성 컨텍스트를 종료
em.close();

삭제

영속성 컨텍스트와 데이터베이스에 존재하는 엔티티를 삭제하는 기능이다.

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

em.remove(memberA);	// 엔티티 삭제

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영속성 컨텍스트의 특징

영속성 컨텍스트의 식별자 값

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

 

영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장

JPA는 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티 혹은 변경된 엔티티를 데이터베이스에 반영하는데 이를 flush라 한다.

 

영속성 컨텍스트의 장점

• 1차 캐시
• 동일성 보장
• 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연(Transactional write-behind)
• 변경감지(Dirty Check)
• 지연로딩(Lazy Loading)

1차 캐시

em.persist라는 명령어로 영속성 컨텍스트에 저장되어 관리될때 1차 캐시에 저장된다.
영속성 컨텍스트에 저장된 상태에서 엔티티를 조회하면 DB를 가기전 1차 캐시를 뒤져서 존재하면 해당값을 반환하고, 없으면 DB에서 조회한다.

// 객체를 생성한 상태(비영속) Member member= new Member(); 
member.setId("member1"); 
member.setUsername("회원1"); 
EntityManager em = emf.createEntityManager(); 
em.getTransaction().begin(); 

// 객체를 저장한 상태(영속) 
em.persist(member); 

// 1차 캐시에서 조회 
Member findMember1 = em.find(Member.class,"member1");
// 1차 캐시에서 존재하지 않을경우 DB에서 조회
Memeber findMember2 = em.find(member.class,"member2");

동일성 보장

1차 캐시 덕분에 member1을 두번 조회해도 다른 객체가 아니라 같은 레퍼런스를 같게 된다.

1차 캐시로 반복 가능한 읽기(REPEATABLE READ) 등급의 트랜잭션 격리 수준을 데이터베이스가 아닌 어플리케이션 차원에서 제공한다.

Member a = em.find(Member.class, "Member1");
Member b = em.find(Member.class, "Member2");

Systen.out.println(a == b); // 동일성 비교 true

트랜잭션을 지원하는 쓰기지연(Transactional write-behind)

엔티티 매니저가 트랜잭션을 커밋하기 이전까지 생성된 엔티티들을 쓰기지연 SQL 저장소에 관리했다가 트랜잭션 커밋이 일어나는 순간에 일괄적으로 DB에 적용하는것을 의미한다.

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

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

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

변경 감지(Dirty Checking)

영속 컨텍스트에 존재하는 엔티티값이 변경되었을때, 이 정보를 쓰기 지연 SQL 저장소에 쿼리를 생성하여 변경사항을 감지한다. 이 정보 또한 트랜잭션 커밋과 동시에 DB에 반영되여 변경사항이 반영된다.

< 변경감지의 흐름 >

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

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

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

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

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

지연 로딩(Lazy Loading)

// 지연로딩
MEMBER member = meberDAO.find(memberId);			SELECT * FROM MEMBER
Team team = member.getTeam();
String teamName = team.getName();					SELECT * FROM TEAM
// 즉시로딩
Member member = memberDAO.find(memberID);			SELECT M.*. T.*
Team team = member.getTeam();						FROM MEMBER
String teamName = team.getName();					JOIN TEAM​

Lazy Loading(지연 로딩)은 객체가 실제 사용될때 해당 데이터를 DB에서 가져오는 방식으로 실제 사용될때 가져와서 지연 로딩이라고 한다.

Eagar Loading(즉시 로딩)은 JOIN SQL을 통해 한번에 연관된 객체까지 미리 조회하여 데이터를 DB에서 가져오는 방식이다.

실제 업무에서는 Lazy Loading을 많이 사용하는데, 객체간 얼마나 연관되어 있는지 알 수 없기 때문에, Eagar Loading을 사용시 불필요한 SQL JOIN으로 인해 성능 저하가 발생할 수 있기 때문이다.(N+1 문제를 발생시킬 수 있다.)

 

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플러시(Flush)

플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영한다. 영속성 컨텍스트의 엔티티를 지우는게 아니라 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 것이다.

 

플러시의 흐름

1. 변경 감지가 동작해서 스탭샷과 비교하여 수정된 엔티티를 찾는다.
2. 수정된 엔티티에 대해서 수정 쿼리를 만들어 SQL 저장소에 등록한다.
3. 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 데이터베이스에 전송한다.

 

플러시하는 방법

1. 직접 호출 : em.flush()라는 명령어로 영속성 컨텍스트에 저장된 엔티티를 데이터베이스와 동기화 시킨다.
2. 트랜잭션 커밋과 함께 자동호출 : transaction.commit()이라는 명령어로 영속성 컨텍스트에 저장된 엔티티를 데이터베이스에 동기화 시킨다.
3. JPQL 쿼리 실행시 자동호출 : JPQL 쿼리 실행시 DB에 저장된 값을 가져와야 하므로 영속성 컨텍스트에 저장된 엔티티를 데이터베이스와 동기화 시킨 후 JPQL에 쿼리를 실행시켜 결과값을 가져온다.

 

[참조]
https://www.youtube.com/watch?v=PMNSeD25Qko&list=PL9mhQYIlKEhfpMVndI23RwWTL9-VL-B7U&index=6

https://velog.io/@neptunes032/JPA-%EC%98%81%EC%86%8D%EC%84%B1-%EC%BB%A8%ED%85%8D%EC%8A%A4%ED%8A%B8%EB%9E%80