영속성 컨텍스트와 CRUD

이번 시간에는 조회, 저장, 수정 삭제 (CRUD) 시 영속성 컨텍스트에서 어떻게 동작하는지 알아보려고 한다.

영속성 컨텍스트 - 조회

1차 캐시에서 조회

em.find()를 하면 jpa는 우선 1차 캐시에서 엔티티를 조회한다. 1차 캐시에 값이 있을 경우 해당 값을 조회한다.

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 캐시에서 우선 조회하고 값이 없을 경우 데이터베이스에서 값을 조회한다.

조회한 값은 1차 캐시에 저장한다. 그리고 값을 반환한다.

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

1차 캐시에서의 조회와 데이터베이스에서의 조회를 테스트해보자.

1차 캐시에서의 조회 테스트

Member member = new Member();
member.setId(101L);
member.setName("Hello");

System.out.println("== BEFORE ==");
em.persist(member);
System.out.println("== AFTER ==");

Member findMember = em.find(Member.class, 101L);
System.out.println("findMember = " + findMember);

tx.commit();

실행결과

== BEFORE ==
== AFTER ==
findMember = Member{id=101, name='Hello'}
Hibernate: 
    /* insert for jpa_basic.ex1_hello_jpa.hellojpa.Member */
    insert into
        Member (name, id) 
    values
        (?, ?)

em.persist() 할 경우 엔티티 매니저의 1차 캐시에 저장이 된다.

실제 콘솔에 찍힌 실행결과를 보면 em.persist() 할 경우 SQL이 생성되지 않는다.

또한 em.find() 할 경우 조회 쿼리도 생성되지 않는 걸 볼 수 있다. 즉 1차 캐시에서 조회함을 알 수 있다.

데이터베이스에서의 조회 테스트

Member findMember1 = em.find(Member.class, 101L);
Member findMember2 = em.find(Member.class, 101L);

tx.commit();

실행 결과

Hibernate: 
    select
        m1_0.id,
        m1_0.name 
    from
        Member m1_0 
    where
        m1_0.id=?

첫 번째 조회할 때는 1차 캐시에 member 객체가 없다. 그래서 select 쿼리가 발생한다.

두 번째 조회할 때는 1차 캐시에 값이 존재하기에 1차 캐시에서 조회하므로 select 쿼리가 발생하지 않는다.

SELECT 쿼리와 트랜잭션

em.find()를 통한 조회 작업의 경우, 영속성 컨텍스트에 해당 엔티티가 이미 존재하는지 우선 확인한다. 

만약 영속성 컨텍스트 내에 해당 엔티티가 존재한다면, 데이터베이스로부터 조회할 필요 없이 영속성 컨텍스트에 저장된 엔티티를 반환한다. 하지만 해당 엔티티가 영속성 컨텍스트 내에 없을 경우, 즉시 데이터베이스로부터 조회 쿼리를 전송하여 결과를 가져온다. 이 과정은 트랜잭션 커밋과는 독립적으로 작동한다. 따라서 em.find()를 통한 조회는 필요할 때마다 바로 데이터베이스에 접근하여 정보를 가져온다.

영속성 컨텍스트 - 저장

트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연

EntityManager em = emf.createEntityManager();
EntityTransaction transaction = em.getTransaction();
//엔티티 매니저는 데이터 변경시 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

em.persist() 연산이 두 번 일어난다.

이때 각각 따로 INSERT SQL을 보내는 게 아니라 INSERT SQL을 모았다가 커밋하는 순간 데이터베이스에 한 번에 보낸다.

영속성 컨텍스트에는 1차 캐시뿐만 아니라 쓰기 지연 SQL 저장소라는 것도 존재한다.

em.persist(memberA)를 하면 우선 memberA가 1차 캐시에 저장된다.

동시에 JPA가 엔티티를 분석해서 insert 쿼리를 생성해서 쓰기 지연 SQL 저장소에 쌓아둔다.

em.persist(memberB)를 하면 마찬가지로 memberB가 1차 캐시에 저장된다.

동시에 insert 쿼리를 생성해서 쓰기 지연 SQL 저장소에 쌓아둔다.

 

그럼 쌓인 insert 쿼리는 언제 디비로 보내질까?

트랜잭션을 커밋하는 시점에 쓰기 지연 SQL 저장소에 쌓여 있던 쿼리들이 flush가 되면서 디비에 보내진다.

그리고 실제 데이터베이스 트랜잭션이 커밋된다.

코드 예시

Member member1 = new Member(170L, "A");
Member member2 = new Member(180L, "B");

em.persist(member1);
em.persist(member2);

System.out.println("==============================");

tx.commit();

출력 결과

==============================
Hibernate: 
    /* insert for jpa_basic.ex1_hello_jpa.hellojpa.Member */
    insert into
        Member (name, id) 
    values
        (?, ?)
Hibernate: 
    /* insert for jpa_basic.ex1_hello_jpa.hellojpa.Member */
    insert into
        Member (name, id) 
    values
        (?, ?)

출력 결과를 보면 em.persist() 할 때마다 쿼리가 날아가는 게 아닌 커밋 하는 시점에 쌓인 쿼리가 전부 날아가는 걸 알 수 있다.

Identity 전략과 persist()

IDENTITY 전략 - 특징

@Id
@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
private Long id;

• 기본 키 생성을 데이터베이스에 위임 
• 주로 MySQL, PostgreSQL, SQL Server, DB2에서 사용(예: MySQL의 AUTO_ INCREMENT)
• JPA는 보통 트랜잭션 커밋 시점에 INSERT SQL 실행
• AUTO_ INCREMENT는 데이터베이스에 INSERT SQL을 실행한 이후에 ID 값을 알 수 있음
• IDENTITY 전략은 em.persist() 시점에 즉시 INSERT SQL 실행하고 DB에서 식별자를 조회한다.

JPA를 사용할 때, Identity 전략에서 persist()를 호출하는 경우 다음과 같은 특징을 가진다.

1. 즉시 insert 쿼리 실행: em.persist() 메소드를 호출할 때, JPA는 엔티티의 ID가 데이터베이스로부터 생성되어야 하며, 이를 위해 즉시 insert 쿼리를 실행한다. 엔티티는 영속성 컨텍스트에서 관리될 때 반드시 식별자(PK)가 필요하기 때문이다. 그리고 엔티티의 식별자는 DB에 의해서 결정되므로, 해당 엔티티를 트랜잭션 안에서 사용하기 위해 즉시 insert 쿼리를 실행해서 엔티티의 ID 값을 받아온다.
2. 트랜잭션 커밋 시 데이터베이스에 반영: 실질적으로 데이터베이스에 저장되는 시점은 트랜잭션이 성공적으로 커밋되었을 때이다. 즉, tx.commit()이 호출될 때 DB 트랜잭션이 완료되며, 이전에 insert 된 엔티티가 실제로 저장된다.

정리

em.persist() 시 데이터베이스에 즉시 insert 쿼리는 날아가지만,트랜잭션이 커밋되기 전까지는 이러한 쿼리의 실행 결과(데이터 저장)가 최종 확정되지 않는다. 트랜잭션 이전까지는 각 DB 커넥션을 통해 생성된 DB 세션에서 가지고 있다가 커밋 시 최종 반영을 DB에 반영한다.

따라서 IDENTITY 전략에서는 insert 문을 쓰기 지연 SQL 저장소에 저장했다가 한 번에 보내는 게 불가능하다.

영속성 컨텍스트 - 수정

엔티티 수정 변경 감지

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

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

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

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

transaction.commit(); // [트랜잭션] 커밋

JPA의 목적이 마치 자바 컬렉션 다루듯이 객체를 다루는 거다.

자바 컬렉션에서는 값을 꺼내고 변경했을 때 그 값을 다시 컬렉션에 저장하지 않는다.

JPA도 똑같이 값을 찾아오고 변경만 하면 된다. 다시 em.persist()를 할 필요없다.

코드 예시

Member member = em.find(Member.class, 170L);
member.setName("zzzzzz");

System.out.println("==============================");

tx.commit();

출력 결과

Hibernate: 
    select
        m1_0.id,
        m1_0.name 
    from
        Member m1_0 
    where
        m1_0.id=?
==============================
Hibernate: 
    /* update for jpa_basic.ex1_hello_jpa.hellojpa.Member */
    update 
    	Member 
    set
        name=? 
    where
        id=?

출력 결과를 보면 값만 변경했는데 수정 쿼리가 날아간 것을 볼 수 있다.

변경 감지 (Dirty Checking)

커밋을 하면 내부적으로 flush()라는 게 호출된다.

JPA는 데이터베이스 트랜잭션을 커밋하는 시점에 무슨 일이 벌어지냐면 엔티티랑 스냅샷을 비교한다.

1차 캐시에는 엔티티가 키:값 형태로 저장이 되고 스냅샷이라는 것도 존재한다.

스냅샷이라는건 값을 딱 읽어온 최초 시점의 상태를 저장하는 걸 말한다.

그리고 이제 값을 변경한다고 해보자.

그러면 JPA가 트랜잭션이 커밋되는 시점에 내부적으로 flush()를 호출하면서 JPA가 엔티티와 스냅샷을 비교한다.

쫙 비교를 해서 값이 바뀐 게 있으면 업데이트 쿼리를 쓰기 지연 SQL 저장소에 쌓아둔다.

그리고 최종적으로 쌓인 SQL문을 디비에 한 번에 전송한다.

플러시

데이터베이스 트랜잭션이 커밋되면 플러시가 자동으로 발생한다.(트랜잭션 커밋, 쿼리 실행 시 플러시 발생)

플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영하는 거다.

보통 데이터베이스 트랜잭션이 커밋될 때 플러시라는 게 일어난다.

플러시라는게 복잡한 게 아니라 쌓아놨던 SQL문을 데이터베이스에 보내는 거다.

플러시 후에는 쓰기 지연 저장소가 비워지기 때문에, 쿼리들도 삭제된다.

영속성 컨텍스트의 현재 변경 사항과 데이터베이스를 맞추는 작업이라고 보면 된다.

플러시 발생

플러시가 발생하면 아래와 같은 일들이 생긴다.

• 변경 감지
• 수정된 엔티티 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록
• 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 데이터베이스에 전송(등록, 수정, 삭제 쿼리)

영속성 컨텍스트를
 플러시 하는 방법

• em.flush() - 직접 호출
• 트랜잭션 커밋 - 플러시 자동 호출
• JPQL 쿼리 실행 - 플러시 자동 호출

코드 예시

Member member = new Member(200L, "member200");
em.persist(member);

em.flush();

System.out.println("=================");

tx.commit();

실행 결과

Hibernate: 
    /* insert for
        jpa_basic.ex1_hello_jpa.hellojpa.Member */insert 
    into
        Member (name, id) 
    values
        (?, ?)
=================

em.persist()를 한 시점에는 영속성 컨텍스트에 엔티티가 담기고 쿼리는 저장소에 담겨 있다.

근데 flush()를 하니 쿼리가 디비에 바로 반영이 된다.

실행결과를 보면 ======== 이전에 SQL문이 발생한 걸 볼 수 있다.

JPQL 쿼리 실행 시 플러시 자동 호출

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();

JPQL 쿼리를 실행하면 무조건 플러시가 발생한다. 그리고 JPQL 쿼리가 날아간다.

정리

플러시라는 건 1차 캐시를 지우거나 하는 게 아니다.(쓰기 지연 저장소에 쌓인 SQL들은 삭제한다.)

변경감지가 발생하고 이에 따라 SQL 문이 발생하고 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록, 수정, 삭제 쿼리들이 쌓인 후 해당 쿼리들이 데이터베이스에 한 번에 전송되는 과정이라고 보면 된다. 플러시라는 메커니즘이 동작할 수 있는 이유는 트랜잭션이라는 작업 단위가 있기 때문이다.

트랜잭션이라는 작업 단위가 중요 -> 트랜잭션 커밋 직전에만 동기화하면 됨

영속성 컨텍스트 - 삭제

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

em.remove(memberA);//엔티티 삭제

em.remove() 메소드 사용

우선 엔티티를 삭제하려면 해당 엔티티가 영속 상태여야 한다.

삭제 시 영속성 컨텍스트에서 관리되는 캐시에서 해당 엔티티가 제거되고 삭제 쿼리가 쓰기 지연 저장소에 저장된다

커밋이 실행되면 delete 쿼리문을 DB에 보낸다.

 

추가로 detach() 메서드 사용 시 변경 사항 추적 및 쓰기 지연 저장소에 저장된 관련 쿼리문이 제거된다.

요약하자면, em.detach(entity)를 호출할 때 엔티티가 영속성 컨텍스트에서 제거되며, 이와 관련된 변경 사항 쿼리도 쓰기 지연 저장소에서 삭제된다. 이동작은 영속성 컨텍스트로부터 엔티티를 분리(detach)하여 변경 감지 및 자동 업데이트 기능을 끊는 행위이다.