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Chapter 3: 영속성 관리

엔티티 매니저

  • 엔티티 매니저는 엔티티를 저장하고, 수정하고, 삭제하고, 조회하는 등 엔티티와 관련된 모든 일을 처리한다

    • 이름 그대로 엔티티 관리자다

  • 개발자 입장에서 엔티티 매니저는 엔티티를 저장하는 가상의 데이터베이스로 생각하면 된다

1. 엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

  • 엔티티 매니저 팩토리

    • 엔티티 매니저를 만드는 공장

      • 공장을 만드는 비용은 상당히 크다

    • 한 개만 만들어서 애플리케이션 전체에 공유하도록 설계되어 있다

      • 여러 thread가 동시에 접근해도 안전하므로 서로 다른 thread 간에 공유해도 된다

  • 엔티티 매니저

    • 공장에서 엔티티 매니저를 생성하는 비용은 거의 들지 않는다

    • 여러 thread가 동시에 접근하면 동시성 문제 가 발생하므로 thread간에 공유하면 안 된다

    • 데이터베이스 연결이 꼭 필요한 시점까지 커넥션을 얻지 않는다

      • 보통 트랜잭션을 시작할 때 커넥션을 획득한다

2. 영속성 컨텍스트란?

  • 영속성 컨텍스트란 엔티티를 영구 저장하는 환경이다

  • 엔티티 매니저로 엔티티를 저장하거나 조회하면, 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다

    em.persist(member);

    • persist() method는 엔티티 매니저를 사용해서 회원 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다

  • 영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저를 생성할 때 하나 만들어진다

  • 엔티티 매니저를 통해서 영속성 컨텍스트에 접근할 수 있고, 영속성 컨텍스트를 관리할 수 있다

3. 엔티티의 생명 주기

엔티티에는 4가지 상태가 존재한다

  • 비영속 (new/transient)

    • 영속성 컨텍스트와 전혀 관계가 없는 상태

    • 엔티티 객체를 생성한 상태이며 아직 저장하지 않은 상태

      • 영속성 컨텍스트나 데이터베이스와는 전혀 관련이 없다

    • ex)

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

  • 영속 (managed)

    • 영속성 컨텍스트에 저장된 상태

    • 엔티티 매니저를 통해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한 상태

      • 이렇게 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티를 영속 상태라 한다

    • ex)

      em.persist(member);

    • em.find() 나 JPQL 을 사용해서 조회한 엔티티도 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태다

  • 준영속(detached)

    • 영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태

    • 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으면 준영속 상태가 된다

    • 준영속 상태로 만들기 위한 방법

      • em.detach()

        • 특정 엔티티만 준영속 상태로 만든다

      • em.close()

        • 영속성 컨텍스트를 닫는다

      • em.clear()

        • 영속성 컨텍스트의 데이터를 비운다

  • 삭제(removed)

    • 삭제된 상태

    • 엔티티를 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제한다

    • ex)

      em.remove(member);

4. 영속성 컨텍스트의 특징

  • 영속성 컨텍스트와 식별자 값

    • 영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값(@Id로 테이블의 기본 키와 매핑한 값)으로 구분한다

    • 따라서 영속 상태는 식별자 값이 반드시 있어야 한다

  • 영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장

    • 보통 트랜잭션 을 커밋 하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영하는데, 이것을 플러시(flush)라 한다

  • 영속성 컨텍스트 관리 장점

    • 1차 캐시

    • 동일성 보장

    • 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연

    • 변경 감지

    • 지연 로딩

4-1. 엔티티 조회

  • 영속성 컨텍스트는 내부에 캐시를 가지고 있는데 이것을 1차 캐시라 한다

  • 영속성 컨텍스트 내부에 Map이 하나 있는데 키는 @Id로 매핑한 식별자고 값은 엔티티 인스턴스다

  • 1차 캐시의 키는 식별자 값이고, 식별자 값은 데이터베이스 기본 키와 매핑되어 있다

    • 영속성 컨텍스트에 데이터를 저잔하고 조회하는 모든 기준은 데이터베이스 기본 키 값 이다

  • 동작 순서

    1. em.find(Member.class, "member1")를 실행한다

    2. 1차 캐시에서 식별자 값으로 엔티티를 찾는다

    3. member1가 1차 캐시에 없으므로 데이터베이스에서 조회한다

    4. 조회한 데이터로 member1 엔티티를 생성해서 1차 캐시에 저장한다

    5. 조회한 엔티티를 반환한다

  • 1차 캐시에 저장되어 있는 엔티티를 조회하면 메모리에 있는 1차 캐시에서 바로 불러오기 때문에 성능상 이점 을 누릴 수 있다

  • 영속 엔티티의 동일성 보장

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

System.out.println(a == b) // 동일성 보장

    • "em.find(Member.class, "member1")"를 반복해서 호출해도 영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환하므로, 영속성 컨텍스트는 성능상 이점과 엔티티의 동일성 을 보장한다

    • JPA는 1차 캐시를 통해 반복 가능한 읽기 (REPEATABLE READ) 등급의 트랜잭션 격리 수준을 데이터베이스가 아닌 애플리케이션 차원에서 제공한다는 장점이 있다

4-2. 엔티티 등록

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

    • 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 쿼리를 데이터베이스에 보낸다

    • 이를 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연 (transactional write-behind)이라 한다

  • 동작 과정

    • 영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 엔티티를 저장하면서, 동시에 엔티티 정보로 등록 쿼리를 만든다

    • 만들어진 등록 쿼리를 쓰기 지연 SQL 저장소에 보관한다

    • 트랜잭션을 커밋한다

  • 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저는 우선 영속성 컨텍스트를 플러시한다

    • 플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 작업인데, 이때 등록, 수정, 삭제한 엔티티를 데이터베이스에 반영한다

      • == 쓰기 지연 SQL 저장소에 모인 쿼리를 데이터베이스에 보낸다!

      • 이렇게 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화 한 후에 실제 데이터베이스 트랜잭션을 커밋 한다

  • 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이 가능한 이유

    • 등록 쿼리를 그때 그때 데이터베이스에 전달해도, 트랜잭션을 커밋하지 않으면 아무 소용이 없다

    • 어떻게든 커밋 직전에만 데이터베이스에 SQL을 전달하면 된다

    • 이것이 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이 가능한 이유다!

  • 이 기능을 잘 활용하면 모아둔 등록 쿼리를 데이터베이스에 한 번에 전달해서 성능을 최적화할 수 있다

4-3. 엔티티 수정

  • SQL 수정 쿼리의 문제점

    • SQL을 사용하면 수정 쿼리를 직접 작성해야 한다

    • 비즈니스 로직이 바뀔 때마다 수정 쿼리를 추가/변경해야 하므로,

      • 수정 쿼리가 많아지고,

      • 비즈니스 로직을 분석하기 위해 SQL을 계속 확인해야 한다

    • 비즈니스 로직이 SQL에 의존하게 된다

  • 변경 감지 (dirty checking)

    • JPA는 변경 감지 를 통해 엔티티를 수정한다

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

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

memberA.setUsername("hi");
memberA.setAge(10);

transaction.commit();

      • 위의 코드를 실행하면 데이터베이스까지 반영이 되어 데이터가 변경된 걸 확인할 수 있다

      • 위와 같이 엔티티의 변경사항을 데이터베이스에 자동으로 반영하는 기능을 변경 감지라 한다

    • JPA는 엔티티를 영속성 컨텍스트에 보관할 때, 최초 상태를 복사해서 저장해두는데 이것을 스냅샷 이라고 한다

      • 그리고 플러시 시점에 스냅샷과 엔티티를 비교해서 변경된 엔티티를 찾는다

    • 변경 감지 동작 순서 1. 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저 내부에서 먼저 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

    • 변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용된다

    • JPA는 변경감지가 일어나면 엔티티의 모든 필드를 업데이트한다 (JPA의 기본 전략!)

      • 장점

        • 모든 필드를 수정하면 수정 쿼리가 항상 같다

          • 따라서 애플리케이션 로딩 시점에 수정 쿼리를 미리 생성해두고 재사용할 수 있다

        • 데이터베이스에 동일한 쿼리를 보내면 데이터베이스는 이전에 한 번 파싱된 쿼리를 재사용할 수 있다

      • 단점

        • 데이터베이스에 보내는 데이터 전송량이 증가한다

    • 필드가 많거나 저장되는 내용이 너무 크면, 수정된 데이터만 사용해서 동적으로 UPDATE SQL을 생성하는 전략을 선택하면 된다

      • 이때는 하이버네이트 확장 기능을 사용해야 한다

        • ex)

          @Entity
@org.hibernate.annotations.DynamicUpdate
@Table(name = "Member")
public class Member {...}

      • @DynamicUpdate 어노테이션을 사용하면 수정된 데이터만 사용해서 동적으로 UPDATE SQL을 생성한다

        • 데이터를 저장할 때 데이터가 존재하는 (null이 아닌) 필드만으로 INSERT SQL을 동적으로 생성하는 @DynamicInsert 도 있다

      • 상황에 따라 다르지만, 컬럼이 대략 30개 이상이 되면 기본 방법인 정적 수정 쿼리 보다 @DynamicUpdate 를 사용한 동적 수정 쿼리 가 빠르다고 한다

        • but, 이렇게 한 테이블에 컬럼이 30개 이상 된다는 것은 테이블 설계상 책임 이 적절히 분리되지 않았을 가능성이 높다

4-4. 엔티티 삭제

  • 엔티티를 삭제하려면 먼저 삭제 대상 엔티티를 조회해야 한다

  • em.remove() 에 삭제 대상 엔티티를 넘겨주면 엔티티를 삭제한다

    • 엔티티를 즉시 삭제하는 것이 아니라, 엔티티 등록과 비슷하게 삭제 쿼리 를 쓰기 지연 SQL 저장소 에 등록한다

    • 이후 트랜잭션을 커밋해서 플러시를 호출하면 실제 데이터베이스에 삭제 쿼리를 전달한다

  • em.remove() 를 호출하는 순간 해당 전달된 엔티티는 영속성 컨텍스트 에서 제거 된다

    • 삭제된 엔티티는 재사용 하지 말고, 자연스럽게 GC의 대상이 되도록 두는 것이 좋다

5. 플러시

플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영 (동기화) 한다

  1. 변경 감지가 동작해서 영속성 컨텍스트에 있는 모든 엔티티를 스냅샷과 비교해서 수정된 엔티티를 찾는다

    1. 수정된 엔티티는 수정 쿼리를 만들어 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다

  2. 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 데이터베이스에 전송한다

영속성 컨텍스트를 플러시하는 3가지 방법

  1. em.flush()를 직접 호출한다

    • 테스트나 다른 프레임워크와 JPA를 함께 사용할 때를 제외하고 거의 사용 X

  2. 트랜잭션 커밋 시 플러시가 자동 호출된다

    • 데이터베이스에 변경 내용을 SQL로 전달하지 않고, 트랜잭션만 커밋하면 어떤 데이터도 데이터베이스에 반영되지 않는다

    • 트랜잭션을 커밋하기 전에 플러시를 호출해서 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영 한다

    • JPA는 트랜잭션을 커밋할 때 플러시를 자동으로 호출한다

  3. JPQL 쿼리 실행 시 플러시가 자동 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();

    • em.persist()를 호출해서 엔티티들을 영속 상태로 만든 후에, JPQL을 실행하면 JPQL은 SQL로 변환되어 데이터베이스에서 엔티티를 조회하면 영속성 컨텍스트에 저장된 데이터가 조회된다

      • 이는 JPQL을 실행할 때도 플러시를 자동 호출하기 때문에 가능하다

플러시 모드 옵션

  • 엔티티 매니저에 플러시 모드를 직접 지정하려면 javax.persistence.FlushModeType 을 사용하면 된다

    • FlushModeType.AUTO

      • 커밋이나 쿼리를 실행할 때 플러시

      • default 값이다

    • FlushModeType.COMMIT

      • 커밋할 때만 플러시

플러시 주의 사항

  • 플러시라는 이름으로 인해 영속성 컨텍스트에 보관된 엔티티를 지운다고 생각하면 안 된다

    • 영속성 컨텍스트의 변경 내용 을 데이터베이스에 동기화 하는 것이 플러시다

  • 그리고 데이터베이스와 동기화를 최대한 늦추는 것이 가능한 이유는 트랜잭션 이라는 작업 단위 가 있기 때문이다

    • 트랜잭션 커밋 직전에만 변경 내용을 데이터베이스에 보내 동기화 하면 된다

6. 준영속

  • 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티가 영속성 컨텍스트에서 분리 된 것을 준영속 상태 라 한다

    • 즉, 영속 상태였다가 더는 영속성 컨텍스트가 관리하지 않는 상태를 뜻한다

    • 따라서 준영속 상태의 엔티티는 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능 을 사용할 수 없다

  • 영속성 상태의 엔티티를 준영속 상태로 만드는 방법

    1. em.detach(entity)

      • 특정 엔티티만 준영속 상태로 전환한다

      • 해당 method를 호출하는 순간 1차 캐시 부터 쓰기 지연 SQL 저장소 까지 해당 엔티티를 관리하기 위한 모든 정보가 제거된다

    2. em.clear()

      • 영속성 컨텍스트를 완전히 초기화해서 모든 엔티티를 준영속 상태로 만든다

    3. em.close

      • 영속성 컨텍스트를 종료하면 해당 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티가 모두 준영속 상태가 된다

  • 영속 상태의 엔티티는 주로 영속성 컨텍스트가 종료되면서 준영속 상태가 된다

    • 개발자가 직접 준영속 상태로 만드는일은 드물다

준영속 상태의 특징

  • 거의 비영속 상태에 가깝다

    • 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으므로 1차 캐시, 쓰기 지연, 변경 감지, 지연 로딩을 포함한 영속성 컨텍스트가 제공하는 어떤한 기능도 동작하지 않는다

  • 식별자 값을 가지고 있다

    • 비영속 상태는 식별자 값이 없을 수도 있지만, 준영속 상태는 이미 한 번 영속 상태였으므로 반드시 식별자 값을 가지고 있다

  • 지연 로딩을 할 수 없다

    • 지연 로딩(LAZY LOADING)은 실제 객체 대신 프록시 객체를 로딩해두고, 해당 객체를 실제 사용할 때 영속성 컨텍스트를 통해 데이터를 불러오는 방법이다

    • but, 준영속 상태는 영속성 컨텍스트가 더는 관리하지 않으므로 지연 로딩 시 문제가 발생한다

병합으로 영속 상태로 변경하기

  • 준영속 상태의 엔티티를 다시 영속 상태로 변경하려면 병합을 사용하면 된다

    • merge() method는 준영속 상태의 엔티티를 받아서 그 정보로 새로운 영속 상태의 엔티티를 반환 한다

      • 파라미터로 넘어온 엔티티는 병합 후에도 준영속 상태로 남아있다!

  • 비영속 엔티티도 병합 을 이용해서 영속 상태 로 만들 수 있다

    • 병합은 파라미터로 넘어온 식별자 값으로 영속성 컨텍스트를 조회하고,

    • 찾는 엔티티가 없으면 데이터베이스에서 조회한다

      • 만약 데이터베이스에서도 발견하지 못하면 새로운 엔티티 를 생성해서 병합한다

  • 병합은 준영속, 비영속을 신경 쓰지 않는다

    • 식별자 값으로 엔티티를 조회할 수 있으면 불러서 병합하고, 없으면 새로 생성해서 병합한다

    • 따라서 병합은 save or update 기능을 수행한다

7. 정리

  • 엔티티 매니저 는 엔티티 매니저 팩토리 에 생성한다

    • 자바를 직접 다루는 J2SE 환경에서는 엔티티 매니저를 만들면 그 내부에 영속성 컨텍스트 도 함께 만들어진다

    • 이 영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저 를 통해서 접근할 수 있다

  • 영속성 컨텍스트는 애플리케이션과 데이터베이스 사이에서 객체를 보관 하는 가상의 데이터베이스 같은 역할을 한다

    • 영속성 컨텍스트 덕분에 1차 캐시, 동일성 보장, 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연, 변경 감지, 지연 로딩 기능을 사용할 수 있다

  • 영속성 컨텍스트에 저장한 엔티티는 플러시 시점 에 데이터베이스에 반영 되는데, 일반적으로 트랜잭션 을 커밋 할 때 영속성 컨텍스트가 플러시된다

  • 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티를 영속 상태의 엔티티 라고 하는데, 영속성 컨텍스트가 해당 엔티티를 더 이상 관리하지 못하면 그 엔티티는 준영속 상태의 엔티티 라고 한다

    • 준영속 상태의 엔티티는 더는 영속성 컨텍스트의 관리를 받지 못하므로, 영속성 컨텍스트가 지원하는 기능을 사용할 수 없다

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