3. 영속성 관리 - 내부 동작 방식

JPA에서 가장 중요한 두 가지

• 객체와 관계형 데이터베이스 매핑하기(Object Relational Mapping)
  • DB를 어떻게 설계하고 객체를 어떻게 설계해서 중간에서 어떻게 JPA를 매핑해서 쓸 껀지(설계관점)

• 영속성 컨텍스트
  • 실제 JPA가 내부에서 어떻게 동작하는지
  • 영속성 컨텍스트를 명확하게 이해하면 JPA가 내부적으로 어떻게 동작하는지 이해할 수 있다.

엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

엔티티 매니저 팩토리를 통해서 고객의 요청이 올 때마다 엔티티 매니저를 생성한다.

엔티티 매니저는 내부적으로 데이터베이스 커넥션을 사용해서 DB를 사용한다.

영속성 컨텍스트

• JPA를 이해하는데 가장 중요한 용어
• 영속성 컨텍스트를 한국어로 쉽게 풀어보면 “엔티티를 영구 저장하는 환경”이라는 뜻
• EntityManager.persist(entity);
  • DB에 저장한다는 게 아니라 영속성 컨텍스트를 통해서 엔티티라는걸 영속화 한다는 뜻이다. 
  • persist() 메소드는 디비에 저장하는게 아니라 엔티티를 영속성 컨텍스트라는 데 저장한다.

엔티티 매니저? 영속성 컨텍스트?

영속성 컨텍스트는 논리적인 개념이다.

눈에 보이지 않는다.
엔티티 매니저를 통해서 영속성 컨텍스트에 접근

엔티티 매니저를 생성하면 그 안에 1:1로 영속성 컨텍스트가 생성된다.

쉽게 말해 엔티티 매니저 안에 영속성 컨텍스트라는 눈에 보이지 않는 공간이 생긴다고 보면 된다.

엔티티의 생명주기

엔티티는 생명주기가 있다.

 

비영속 (new/transient)


영속성 컨텍스트와 전혀 관계가 없는 새로운 상태

최초의 멤버 객체를 생성한 상태

 

영속 (managed)


영속성 컨텍스트에 관리되는 상태

entitrymanager.persist() 하면 엔티티가 영속상태가 된다.

 

준영속 (detached)


영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태

 

삭제 (removed)


삭제된 상태

 

엔티티 생명주기 - 그림

비영속

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

멤버 객체를 생성했는데 엔티티 매니저에 아무것도 안 넣었다.

JPA랑 전혀 관계없는 상태이다.

영속

//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);

멤버 객체를 생성 후 엔티티 매니저를 얻어와서 persist()를 사용해서 엔티티 매니저에 멤버 객체를 집어넣으면

엔티티 매니저 안에 있는 영속성 컨텍스트라는 거에다가 멤버 객체가 들어가면서 멤버 객체가 영속 상태가 된다.

영속 상태가 된다고 해서 바로 디비에 쿼리가 날아가지 않는다. 

그럼 언제 쿼리가 날아가는가?

트랜잭션을 커밋하는 시점에 영속성 컨텍스트에 있는 쿼리가 DB로 날아가게 된다.

준영속, 삭제

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

//객체를 삭제한 상태(삭제)
em.remove(member);

em.detach() 하면 영속성 컨텍스트에서 지운다.

em.remove() 실제 DB 삭제를 요청하는 상태이다.

영속성 컨텍스트의 이점

영속성 컨텍스트라는 걸 사용하는 이유가 뭘까?

애플리케이션과 데이터베이스 사이에 중간 계층이 바로 영속성 컨텍스트다.

이렇게 중간 계층인 영속성 컨텍스트를 둬서 얻을 수 있는 이점은 아래와 같다.

• 1차 캐시
• 동일성(identity) 보장
• 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연(transactional write-behind)
• 변경 감지(Dirty Checking)
• 지연 로딩(Lazy Loading)

엔티티 조회, 1차 캐시

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

//엔티티를 영속
em.persist(member);

 영속성 컨텍스트는 내부에 1차 캐시라는 걸 들고 있다. 1차 캐시를 영속성 컨텍스트라고 이해 해도 된다.

em.persist(member); 를 하면 1차 캐시에 키는 @Id로 설정한 값이 값에는 엔티티 객체 자체가 값이 돼서 저장된다.

1차 캐시에서 조회

em.find()를 하면 jpa는 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");

 

위 1차 캐시가 캐시로서 큰 도움은 되지 않는다.

엔티티 매니저라는 것은 데이터베이스 트랜잭션 단위로 만들고 데이터베이스 트랜잭션이 끝날 때 엔티티 매니저도 종료된다. 예를 들어 고객의 요청이 하나 들어와서 비즈니스가 끝나면 이 영속성 컨텍스트를 지운다. 그래서 1차 캐시도 날아간다. 그렇기 때문에 짧은 찰나의 순간에서만 1차 캐시가 캐시로서 이득이 있다.

1차 캐시는 여러 명의 고객이 사용하는 캐시가 아니다. 

1차 캐시는 데이터베이스 한 트랜잭션 안에서만 효과가 있기 때문에 성능의 이점을 크게 얻지는 않는다. 

예시1

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.

 

예시2

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 디비에서 값을 조회하는 쿼리가 발생한다.

두 번째 조회할때는 1차 캐시에 값이 존재하기에 쿼리가 발생하지 않는다.

영속 엔티티의 동일성 보장

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

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

자바의 컬렉션을 생각해 보자.

예를 들어 List에 Apple 객체를 저장한 후, 해당 값을 꺼내서 Apple apple1과 Apple apple2에 담으면,

두 변수는 같은 객체를 참조한다. 즉, apple1과 apple2는 같은 값을 가지며, 같은 메모리 위치를 참조하게 된다.

자바 컬렉션처럼 jpa가 영속 엔티티의 동일성을 보장해 준다.(== 비교를 보장해 준다는 소리다.)

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

엔티티 등록

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.

 

Member에 생성자를 만들었는데 오류가 발생한다.

JPA는 내부적으로 리플렉션은 같은 것들을 사용하기에 동적으로 객체 생성을 할 수 있어야 한다.

그래서 기본 생성자가 하나 있어야 한다.

 

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.

<property name="hibernate.jdbc.batch_size"  value="10"/>

hibernate.jdbc.batch_size 라는 설정이 있는데 이 설정을 통해 주어진 사이즈만큼 모아서 데이터베이스에 한 방에 쿼리를 보낸다. 버퍼링 같은 기능이다.

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.

엔티티 삭제

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

em.remove(memberA);//엔티티 삭제

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 플러시라는게 일어난다.

플러시라는게 복잡한 게 아니라 쌓아놨던 SQL문을 데이터베이스에 보내는 거다.

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

우선 이걸 직접 쓸 일은 거의 없다.

• 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.

 

플러시라는 건 1차 캐시를 지우거나 하는 게 아니다.

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.

JPQL 쿼리 실행 시 플러시가 자동으로 호출되는 이유

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.

플러시 모드 옵션

em.setFlushMode(FlushModeType.COMMIT)

• FlushModeType.AUTO

  • 커밋이나 쿼리를 실행할 때 플러시(기본값)
• FlushModeType.COMMIT

  • 커밋할 때만 플러시 발생
  • 쿼리 전송시 플러시 발생 안함

가급적 기본값을 사용하는 게 좋다.

정리

플러시는 영속성 컨텍스트를 비우지 않는다. 
영속성 컨텍스트의 변경내용을 데이터베이스에 동기화하는 게 플러시다.

플러시라는 메커니즘이 동작할 수 있는 이유는 트랜잭션이라는 작업 단위가 있기 때문이다.

트랜잭션이라는 작업 단위가 중요 -> 트랜잭션 커밋 직전에만 동기화하면 됨

준영속 상태

• 영속 -> 준영속
• 영속 상태의 엔티티가 영속성 컨텍스트에서 분리(detached)
• 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능을 사용 못함

persist()를 해서 집어넣을 때도 영속상태가 되고 em.find()를 해서 1차 캐시에 값을 넣으면 그것도 영속상태가 된다.

준영속 상태로 만드는 방법

• em.detach(entity)

  • 특정 엔티티만 준영속 상태로 전환
• em.clear()
  • 영속성 컨텍스트를 완전히 초기화
• em.close()

  • 영속성 컨텍스트를 종료

코드 예시

Member member = em.find(Member.class, 200L);
member.setName("AAAAA");

em.detach(member);

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

실행결과

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

결과를 보면 데이터를 변경했는데 변경 쿼리가 날아가지 않았다

왜냐면 em.detach(member)을 통해 member 엔티티를 영속성 컨텍스트에서 더 이상 관리하지 않기 때문이다.

 

코드예시2

Member member = em.find(Member.class, 200L);
member.setName("AAAAA");

em.clear();

Member member2 = em.find(Member.class, 150L);

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

실행결과

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

첫 번째 em.find()를 할 경우 1차 캐시에 엔티티가 없기에 조회 쿼리가 발생한다.

두 번째 em.find()를 할 경우 조회 쿼리가 발생한다.

왜냐면 em.clear()를 통해 엔티티 매니저가 비워져 있기 때문에 1차 캐시에 엔티티가 없기 때문이다.

참고

김영한님의 자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍 - 기본 편 강의를 보고 정리한 내용입니다.

https://www.inflearn.com/course/ORM-JPA-Basic/dashboard