JPA 스터디 2주차

JPA가 제공하는 기능은 크게

엔티티와 테이블을 매핑하는 설계 부분과
매핑한 엔티티를 실제 사용하는 부분으로 나눌 수 있습니다.

엔티티(Entity)란?

데이터의 집합
저장되고, 관리되어야 하는 데이터를 의미

엔티티 매니저(EntityManager)란?

엔티티를 저장, 수정, 삭제, 조회 등 엔티티와 관련된 모든 일을 처리합니다.
엔티티를 저장하는 가상의 데이터베이스라고 생각하면 됩니다.

엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

엔티티 매니저 팩토리란 엔티티 매니저를 만드는 공장
엔티티 매니저 팩토리 생성 코드

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

Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");를 호출 하면 .xml에 있는 정보를 바탕으로 EntityManagerFactory를 생성합니다.

<persistence-unit name="jpabook">
    <properties>
        <property name="javax.persistence.jdbc.driver"
            value="org.h2.Driver"/>
        <property name="javax.persistence.jdbc.user"
            value="sa"/>
        <property name="javax.persistence.jdbc.password"
            value=""/>
        <property name="javax.persistence.jdbc.url"
            value="jdbc:h2:tcp://localhost/~/test"/>
        ...
</persistence-unit>

팩토리를 만든 후 필요할 때마다 엔티티 매니저를 생성하면 됩니다.

// 공장에서 엔티티 매니저 생성, 비용이 거의 안 든다.
EntityManager em = emf.createEntityManager();

팩토리를 만드는 비용이 크기 때문에 한 개만 만든 후 애플리케이션 전체에서 공유하도록 설계되어 있습니다.
엔티티 매니저 팩토리는 여러 스레드가 동시에 접근해도 안전하므로 서로 다른 스레드 간에 공유 가능
엔티티 매니저는 여러 스레드가 동시에 접근하면 동시성 문제가 발생하므로 스레드 간에 공유 불가

일반적인 웹 어플리케이션

그림을 보면 EntityManagerFactory에서 다수의 엔티티 매니저를 생성했습니다.
EntityManager1은 데이터베이스 연결이 꼭 필요한 시점까지 커넥션을 얻지 않습니다.
EntityManager2는 커넥션을 사용중, 보통 트랜잭션을 시작할 때 커넥션을 획득합니다.

영속성 컨텍스트(persistence context)란?

엔티티를 영구 저장하는 환경
엔티티 매니저로 엔티티를 저장하거나 조회하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리합니다.
.persist() 메소드는 엔티티 매니저를 사용해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장합니다. Ex) em.persist(member); ⇒ 회원 엔티티를 저장

엔티티의 생명주기

엔티티의 4가지 상태

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

생명주기

비영속

엔티티 객체를 생성 후 저장하지 않은 상태

em.persist() 호출 전, 비영속 상태

영속

영속성 컨텍스트에 저장
영속성 컨텍스트에 의해 관리된다는 뜻
em.find() 나 JPQL을 사용해서 조회한 엔티티도 영속 상태를 의미

em.persist() 호출 후, 영속 상태

준영속

영속 상태 엔티티를 관리하지 않으면 준영속 상태가 됩니다.
em.detach() : 특정 엔티티를 준영속 상태로 만든다. em.close() : 영속성 컨텍스트를 닫는다. em.clear() : 영속성 컨텍스트 초기화

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

삭제

엔티티를 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제

// 객체를 삭제한 상태(삭제)
em.remove(member);

영속성 컨텍스트의 특징

1. 영속성 컨텍스트와 식별자 값

영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값(@Id로 테이블의 기본 키와 매핑한 값)으로 구분합니다.
따라서 영속 상태는 식별자 값이 반드시 있어야 합니다. (❗️없으면 예외 발생❗️)

2. 영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장

JPA는 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영합니다. ⇒ 이를 **플러시(flush)**라고 합니다.

3. 영속성 컨텍스트의 엔티티 관리 장점

1차 캐시 : 영속성 컨텍스트 내부에 있는 캐시
동일성 보장
트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연
변경 감지
지연 로딩

엔티티 조회

영속 상태의 엔티티는 1차 캐시에 저장됩니다.
Map으로 생각하면 다음과 같습니다.

Key Value
@Id로 매핑한 식별자 엔티티 인스턴스

Key	Value
@Id로 매핑한 식별자	엔티티 인스턴스

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

// 엔티티를 영속
em.persist(member);

위 코드를 실행하면 다음 그림과 같습니다.

영속성 컨텍스트 1차 캐시

1차 캐시에 회원 엔티티를 저장했지만 데이터베이스에 저장되지는 않았습니다.
식별자 값은 데이터베이스 기본 키와 매핑되어 있습니다. ⇒ 즉, 데이터를 저장하고 조회하는 모든 기준은 데이터베이스 기본 키 값입니다.

1차 캐시에서 조회

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

find(엔티티 클래스 타입, 조회할 식별자 값) 메소드로 엔티티를 조회합니다.
1차 캐시에 엔티티가 없으면 데이터베이스에서 조회합니다.

1차 캐시에서 조회

1차 캐시에 있는 엔티티 조회

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

// 1차 캐시에 저장됨
em.persist(member);

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

데이터베이스에서 조회

1차 캐시에 없으면 엔티티 매니저가 데이터베이스를 조회해서 엔티티 생성
- 1차 캐시에 저장 후 영속 상태의 엔티티 반환

1차 캐시에 없어 데이터베이스 조회

영속 엔티티의 동일성 보장

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

영속성 컨텍스트는 성능상 이점과 엔티티의 동일성을 보장한다! a == b

엔티티 등록

EntityManager em = emf.createEntityManager();
EntityTransaction transaction = em.getTransaction();
// 엔티티 매니저는 데이터 변경 시 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(); // [트랜잭션] 커밋

커밋하기 전까지 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 모아둡니다.
커밋할 때 모아둔 쿼리를 데이터베이스에 보냅니다.

⇒ 이를 **쓰기 지연(transactional write-behind)**이라 합니다.

쓰기 지연, 커밋

즉,

영속화 persist() ⇒ 1차 캐시 저장 & 쓰기 지연 SQL 저장소에 저장(INSERT SQL 생성)
커밋 commit() ⇒ 데이터베이스에 반영

엔티티 수정

변경 감지(dirty checking)

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

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

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

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

transaction.commit(); // 트랜잭션 커밋

JPA는 엔티티의 변경사항을 데이터베이스에 자동으로 반영합니다. ⇒ 이를 **변경 감지(dirty checking)**라고 합니다.
변경 감지는 영속 상태의 엔티티에만 적용됩니다. (비영속, 준영속 X)
JPA는 엔티티의 특정 필드 업데이트가 아닌, 모든 필드를 업데이트합니다.
- 장점:
  - 수정 쿼리가 항상 같습니다. (바인딩 되는 데이터는 다르다) ⇒ 수정 쿼리를 미리 생성해두고 재사용할 수 있습니다.
  - 데이터베이스에 동일한 쿼리를 보내면 이전에 파싱된 쿼리를 재사용할 수 있습니다.
- 단점:
  - 데이터 전송량 증가
  💡 데이터 전송량이 너무 크면 하이버네이트 확장 기능을 사용해서 동적으로 UPDATE SQL을 생성하면 된다. `@org.hibernate.annotations.DynamicUpdate`

변경 감지

변경 감지의 순서

커밋하면 엔티티 매니저 내부에서 먼저 flush()가 호출됩니다.
엔티티와 스냅샷을 비교 후 변경된 엔티티를 찾습니다.

스냅샷: 영속성 컨텍스트에 보관할 때, 최초의 상태를 복사 후 저장

수정 쿼리를 생성해서 쓰기 지연 SQL 저장소에 보냅니다.
쓰기 지연 저장소의 SQL을 데이터베이스에 보냅니다.
데이터베이스 트랜잭션을 커밋합니다.

엔티티 삭제

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

먼저 삭제 대상 엔티티를 조회합니다.
엔티티를 삭제합니다. (영속성 컨텍스트에서도 제거된다)

플러시 `flush()`

영속성 컨텍스트를 플러시하는 3가지 방법

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

직접 호출

강제로 플러시 하는 방법
테스트나 다른 프레임워크와 JPA를 함께 사용할 때를 제외하고 거의 사용하지 않습니다.

트랜잭션 커밋 시 플러시 자동 호출

트랜잭션을 커밋하기 전에 플러시를 호출해서 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영해야합니다.
JPA는 이런 문제를 예방하기 위해 자동으로 호출합니다.

JPQL 쿼리 실행 시 자동 호출

객체지향 쿼리를 호출할 때도 자동으로 호출된다.

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

// 중간에 JPQL 실행
query = em.createQuery("select m from Member m", Member.class);
List<Member> members = query.getResultList();

memberA, memberB, memberC는 영속성 컨텍스트에는 있지만 아직 데이터베이스에 반영되지 않았습니다.

JPQL은 SQL로 변환되어 데이터베이스에서 엔티티를 조회합니다.

⇒ 문제점: 데이터베이스에 없는데 데이터베이스에서 조회합니다.

JPA는 이런 문제를 예방하기 위해 자동으로 호출합니다.

(단순히 조회하는find() 메소드를 호출할 때는 플러시가 실행되지 않는다.)

준영속

영속성 컨텍스트에서 분리된(detached) 것을 준영속 상태라 합니다.

⇒ 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능을 사용할 수 없습니다.

엔티티를 준영속 상태로 전환: detach()

1차 캐시부터 쓰기 지연 SQL 저장소까지 해당 엔티티를 관리하기 위한 모든 정보가 제거됩니다.

detach 실행 전

detach 실행 후

영속성 컨텍스트 초기화: clear()

em.clear();

영속성 컨텍스트 초기화 후

영속성 컨텍스트 종료: close()

영속성 컨텍스트 제거 후

준영속 상태의 특징

거의 비영속 상태에 가깝습니다.
식별자 값을 가지고 있습니다.
지연 로딩을 할 수 없습니다.

병합: merge()

준영속 상태의 엔티티를 다시 영속 상태로 변경하는 방법
merge() 메소드는 준영속 상태의 엔티티를 받아서 그 정보로 새로운 영속 상태의 엔티티를 반환합니다.

준영속 병합 - 수정

merge() 를 실행합니다.
파라미터로 넘어온 준영속 엔티티의 식별자 값으로 1차 캐시에서 엔티티를 조회합니다. (1차 캐시에 없으면 데이터베이스에서 조회 후 1차 캐시에 저장)
조회한 영속 엔티티에 엔티티의 값을 채워 넣습니다(덮어 쓰기).
반환한다.

병합은 준영속, 비영속을 신경 쓰지 않고 식별자 값으로 엔티티를 조회할 수 있으면 불러서 병합하고, 없으면 새로 생성해서 병합합니다.

참고문헌

김영한, 자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍(에이콘출판, 2015)

엔티티(Entity)란?

엔티티 매니저(EntityManager)란?

엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

영속성 컨텍스트(persistence context)란?

엔티티의 생명주기

비영속

영속

준영속

삭제

영속성 컨텍스트의 특징

1. 영속성 컨텍스트와 식별자 값

2. 영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장

3. 영속성 컨텍스트의 엔티티 관리 장점

엔티티 조회

1차 캐시에서 조회

데이터베이스에서 조회

영속 엔티티의 동일성 보장

엔티티 등록

엔티티 수정

변경 감지**(dirty checking)**

변경 감지의 순서

엔티티 삭제

플러시 flush()

직접 호출

트랜잭션 커밋 시 플러시 자동 호출

JPQL 쿼리 실행 시 자동 호출

준영속

엔티티를 준영속 상태로 전환: detach()

영속성 컨텍스트 초기화: clear()

영속성 컨텍스트 종료: close()

준영속 상태의 특징

병합: merge()

변경 감지(dirty checking)

플러시 `flush()`