[JPA] 영속성 관리 : 매핑한 엔티티를 엔티티 매니저를 통해 엔티티의 생명 주기는 어떻게 사용되는가

 

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

개발자 입장에서는 엔티티 매니저는 엔티티를 저장하는 가상의 데이터베이스로 생각하자 !

 

아래의 내용은 JPA 중 하이버네이트를 기준으로 기술하였음을 참고 부탁드립니다.

엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저, EntityFactory & EntityManager

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데이터베이스를 하나만 사용하는 애플리케이션은 일반적으로 EntityManagerFactory를 하나만 생성한다.

 

예시)

EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("DB_NAME");

 

이는 엔티티 매니저 팩토리를 생성하는 코드로 이를 호출하면 META-INF/persistence.xml 에 있는 정보를 바탕으로 EntityManagerFactory를 생성한다.

 

- persistence.xml

<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"/>

 

이로써 필요할때마다 엔티티 팩토리에서 엔티티 매니저를 생성하면 된다.

 

예시)

EntityManager em = emf.createEntityManager();

 

엔티티 매니저 팩토리는 여러 스레드가 동시에 접근해도 안전해 서로 다른 스레드간에 공유가 가능하다.

그러나 엔티티 매니저는 여러 스레드가 동시에 접근하면 동시성 문제가 발생해 스레드 간에 공유하면 안된다.

 

엔티티 매니저는 데이터베이스 연결이 꼭 필요한 시점까지는 데이터베이스 커넥션을 얻지 않는다,

예를 들어, 트랜잭션을 시작할때 커넥션을 획득한다.

 

JPA 구현체들은 EntityManagerFactory를 생성할 때 커넥션 풀도 만드는데, 이는 J2SE환경에서 사용하는 방법이다.

JPA를 J2EE 환경(SrpingFramework 포함)에서 사용하면 해당 컨테이너가 제공하는 데이터 소스를 사용한다.

⌗ 영속성 컨테이너

이는 '엔티티를 영구 저장하는 환경' 이라는 뜻으로,

엔티티 매니저로 엔티티를 저장하거나 조회하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다.

 

em.persist(member);

 

위 메소드는 엔티티 매니저를 사용해서 회원(member) 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다.

 

영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저를 생성할때 하나 만들어진다.

그리고 엔티티 매니저를 통해 영속성 컨텍스트에 접근하고 관리할 수 있다.

물론 여러 엔티티 매니저가 같은 영속성 컨텍스트에 접근할 수도 있다.

 

⌗ 영속성 컨텍스트 

영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리하면 무엇이 좋을까?

 

1차 캐시

: 영속성 컨텍스트는 내부에 캐시를 가지고 있는데, 이것을 1차 캐시라 하고, 영속 상태의 엔티티는 모두 이곳에 저장된다.

  1차 캐시의 키는 식별자 값으로, 데이터베이스 기본 키와 매핑되어있다.

  따라서, 영속성 컨텍스트에 데이터를 저장하고 조회하는 모든 기준은 데이터베이스 기본 키 값이다.

 

예시 )

// EntityManager.find() 메소드 내
public <T> T find(Class<T> entityClass, Object primaryKey);

 

  em.find() 를 호출하면 먼저 1차 캐시에서 엔티티를 찾고 만약 찾은 엔티티가 1차 캐시에 없으면 데이터베이스에서 조회해 엔티티를 생성한다. 그리고 1차 캐시에 저장한 후에 영속 상태의 엔티티를 반환한다.

 

영속성 엔티티의 동일성 보장

: 반복해서 호출해도 영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환한다.

 

예시 )

String memberId = “1”; 
Member m1 = em.find(memberId); 
Member m2 = em.find(memberId); 

m1 == m2; //true

 

트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연

: 엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 직전까지 데이터베이스에 엔티티를 저장하지 않고,

  내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 차곡차곡 모아둔다. 그리고 트랜잭션을 커밋할때 모아둔 쿼리를 데이터베이스에 보낸다.

  트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저는 우선 영속성 컨텍스트를 플러시 한다.

  즉, 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화한 후 에 실제 데이터 베이스 트랜잭션을 커밋한다.

 

플러시, Flush 
영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 작업인데, 이때 등록/수정/삭제한 엔티티를 반영한다.
즉, 쓰기 지연 SQL 저장소에 모인 쿼리를 데이터베이스에 보낸다.

  등록 쿼리를 그때 그때 데이터베이스에 전달해도 트랜잭션을 커밋하지 않으면 아무 소용이 없다. 

  즉, 데이터를 저장하는 등록 쿼리를 메모리에 모아두고 트랜잭션을 커밋할때 모아둔 등록 쿼리를 데이터베이스에 보낸 후에 커밋한다.

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

 

변경 감지, dirty checking

: 요구사항이 변경되면서 SQL도 계속해서 변경되고, 이러한 수정된 쿼리가 많아지면 비즈니스 로직을 분석하기 위해

  SQL을 계속 확인해야한다.

  이를 JPA에서는 엔티티를 조회해서 데이터만 변경하면 된다.

 

예시 )

// 트랜잭션 시작
transaction.begin();

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

// 영속 엔티티 데이터 수정
member.setName("chati");
member.setAge(1);

// 트랜잭션 종료
transaction.commit();

 

  이렇게 엔티티의 변경사항을 데이터베이스에 자동으로 반영하는 기능을 "변경 감지" 라 한다.

 

  JPA는 엔티티 영속성 컨텍스트에 보관할 때, 최초 상태를 복사해서 저장해두는데 이것을 "스냅샷"이라 한다.

  그리고 플러시 시점에 스냅샷과 엔티티를 비교해서 변경된 엔티티를 찾는다.

 

[실행 순서]

1 ) 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저 내부에서 먼저 플러시(flush())가 호출

2 ) 엔티티와 스냅샷을 비교해서 변경된 엔티티를 찾음

3 ) 변경된 엔티티가 있으면 수정 쿼리(UPDATE QUERY)를 생성해서 쓰기 지연 SQL 저장소에 보냄

4 ) 쓰기 지연 저장소의 SQL을 데이터베이스에 보냄

5 ) 데이터베이스 트랜잭션을 커밋

 

  변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용된다.

  즉, 비영속성/준영속처럼 영속성 컨텍스트의 관리를 받지 못하는 엔티티는 값을 변경해도 데이터베이스에 반영되지 않는다.

  (엔티티 상태의 대해서는 아래의 <#엔티티 생명 주기> 부분의 내용을 참고)

 

  JPA의 기본 전략은 수정 쿼리의 수정된 부분만 UPDATE 되는 것이 아닌 모든 필드를 UPDATE 한다.

  그렇게되면 데이터베이스에 보내는 데이터 전송량이 증가하는 단점이 있으나, 다음과 같은 장점으로 인해 모든 필드를 수정한다.

* 모든 필드를 사용하면 수정 쿼리가 항상 같다 ⇢ 애플리케이션 로딩 시점에 수정 쿼리를 미리 생성해두고 재사용할 수 있다.

* 데이터베이스에 동일한 쿼리를 보내면 데이터베이스는 이전에 한번 파싱된 쿼리를 재사용할 수 있다.

 

  단, 필드가 많거나 저장되는 내용이 너무 크면 수정된 데이터만 사용해서 동적 UPDATE SQL을 생성하는 전략을 선택하면 된다.

  (이때는 하이버네이트 확장 기능을 사용해야한다. ⇢ @org.hibernate.annotations.DynamicUpdate)

 

  마찬가지로 데이터를 저장할때 NULL이 아닌 데이터가 존재하는 필드만으로 동적 INSERT SQL을 생성하는 전략도 있다.

  (이때도 하이버네이트 확장 기능을 사용해야한다. ⇢ @org.hibernate.annotationsDynamicInsert)

 

★ 상황에 따라 컬럼이 대략 30개 이상이면 동적 수정 쿼리(@DynamicUpdate)가 빠르다고 하나,

★ 추천하는 방법은 기본 전략을 사용하고. 최적화가 필요할 정도로 느리면 그때 전략을 수정하면된다.

 

지연 로딩

JPA를 사용하면 객체 그래프를 마음껏 탐색할 수 있다.

 

예시 )

member.getOrder().getOrderItem() …

 

이 기능은 실제 객체를 사용하는 시점까지 데이터베이스를 조회를 미룬다고 해서 “지연 로딩” 이라 한다.

즉, 실제 객체 대신 프록시 객체를 로딩해두고 해당 객체를 실제 사용할때 영속성 컨텍스트를 통해 데이터를 불러오는 방법이다.

 

JPA는 연관된 객체를 즉시 함께 조회할지 아니면 실제 사용되는 시점에 지연해서 조회할지를 간단한 설정으로 정의할 수 있다.

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⌗ 엔티티 생명 주기 

• 비영속, new : 영속성 컨텍스트와 전혀 관계가 없는 상태
• 영속, managed : 영속성 컨텍스트에 저장된 상태
• 준영속, detached : 영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태
• 삭제, removed : 삭제된 상태

비영속, new

: 엔티티 객체를 생성했고, 영속성 컨텍스트나 데이터 베이스와는 전혀 관련이 없다.

 

Memeber member = new Member();
member.setId("memeber_id");

 

영속, managed

: 엔티티 매니저를 통해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장했다. 결국 영속 상태라는 것은 영속성 컨텍스트에 의해 관리된다라는 의미.

★ 영속성 컨테이너는 엔티티를 식별자 값으로 구분하기에, 영속상태는 식별자 값이 반드시 있어야한다.

★ 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영 = 플러시, Flush

 

em.persist(member);

 

준영속, detached

: 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으면 준영속 상태가 된다.

 

* 영속성 켄텍스트가 제공하는 기능을 사용할 수 없는 상태로, 1차 캐시/쓰기 지연/변경 감지/지연 로딩을 포함한 어떠한 기능도 동작하지 않음

* 비영속 상태는 식별자 값이 없을 수 있으나, 준영속 상태는 한 번 영속 상태였으므로 반드시 식별자 값을 가지고 있음

 

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

 

준영속 상태의 엔티티를 다시 영속 상태로 변경하려면 병합(merge())를 사용하면 된다.

병합은 파라미터로 넘어온 엔티티의 식별자 값으로 영속성 커넥스트를 조회하고, 찾는 엔티티가 없으면 데이터베이스에서 조회한다.

만약 데이터베이스에서도 발견하지 못하면 새로운 엔티티를 생성해서 병합한다.

 

merge() 메소드는 준영속 상태의 엔티티를 받아서 그 정보로 새로운 영속 상태의 엔티티를 반환한다.

 

Member member = em.merge(member); // 준영속 상태의 특정 엔티티가 영속 상태의 새로운 엔티티로 반환

 

또한 병합은 비영속 상태의 엔티티도 영속 상태로 만들 수 있다.

 

Member member = new Member(); // 비영속 상태의 엔티티
Member newMember = em.merge(member); // 비영속 상태의 엔티티 병합
tx.commit();

 

병합은 준영속, 비영속을 신경쓰지 않아

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

따라서 병합은 save or update 기능을 수행한다.

 

 

삭제, removed

: 엔티티를 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제한다.

 

em.remove(member);

 

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⌗ 플러시, Flush

플러시(flush())는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영한다.

★ 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 것이 플러시다.

 

그리고 데이터베이스와 동기화를 최대한 늦추는 것이 가능한 이유는 트랜잭션이라는 작업 단위가 있기에

트랜잭션 커밋 직전에만 변경 내용을 데이터베이스에 보내 동기화하면 된다.

 

영속성 컨텍스트를 플러시하는 방법은 3가지 이다.

* em.flush() 를 직접 호출한다.

* 트랜잭션 커밋시 플러시가 자동 호출된다.

* JPQL 쿼리 실행시 플러시가 자동 호출된다.

 

직접 호출

엔티티 매니저의 flush() 메소드를 직접 호출.

테스트 혹은 다른 프레임워크와 JPA를 함께 사용할 때만 사용하길 권장.

 

트랜잭션 커밋시 플러시 자동 호출

트랜잭션을 커밋하기 전에 꼭 플러시를 호출해서 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영해야함.

그렇지 않고 트랜잭션만 커밋하게 되면 데이터베이스에 반영되지 않음.

 

JPQL 쿼리 실행시 플러시 자동 호출

JPQL이나 Criteria 같은 객체지향 쿼리를 호출할 때도 플러시가 실행됨.

단, 식별자를 기준으로 조회하는 find() 메소드를 호출할 때는 플러시가 실행되지 않음.

 

[[ 플러시 모드 옵션 ]]

엔티티 매니저에 플러시 모드를 직접 지정하려면 javax.persistence.FlushModeType을 사용하면 된다.

• FlushModeType.AUTO : 기본값, 커밋이나 쿼리를 실행할 때 플러시
• FlushModeType.COMMIT : 커밋할 때만 플러시