[JPA] 영속성 관리

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엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

엔티티 매니저

엔티티 매니저는 엔티티를 저장하고, 수정하고, 삭제하고, 조회하는 등 엔티티와 관련된 모든 일을 처리 한다. 개발자 입장에서 이것은 엔티티를 저장하는 가상의 데이터베이스로 생각하면 된다.

 

엔티티 매니저 팩토리

엔티티 매니저 팩토리는 이름 그대로 엔티티 매니저를 만드는 공장인데, 만드는 비용이 상당히 크므로 애플리케이션 전체에서 1개만 만들어 공유한다.

 

 

주의 사항

엔티티 매니저 팩토리는 스레드 안전하지만, 엔티티 매니저는 스레드 안전하지 않다.

위 그림에서 EntityManager1은 아직 데이터베이스 커넥션을 사용하지 않는데, 엔티티 매니저는 데이터베이스 연결이 꼭 필요한 시점 (ex. 트랜잭션)까지 커넥션을 얻지 않는다.

참고로 JPA 구현체들은 엔티티 매니저 팩토리를 생성할 때 커넥션 풀도 만든다.

 

영속성 컨텍스트란?

영속성 컨텍스트는 엔티티를 영구 저장하는 환경이다. 엔티티 매니저를 통해서 영속성 컨텍스트에 접근할 수 있고, 영속성 컨텍스트를 관리할 수 있다.

 

엔티티의 생명 주기

 

비영속

영속성 컨텍스트와 전혀 관계가 없는 상태다.

 

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

 

 

영속

영속성 컨텍스트에 저장된 상태다.

 

em.persist(member);

 

 

준영속

영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태다. 특정 엔티티를 준영속 상태로 만드려면 em.detach() 를 호출하거나, em.close() 를 호출해서 영속성 컨텍스트를 닫거나, em.clear() 을 호출해서 영속성 컨텍스트를 초기화하면 된다.

 

삭제

말 그대로 삭제된 상태다. 엔티티를 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제하면 된다.

 

em.remove(member);

 

영속성 컨텍스트의 특징

• 영속성 컨텍스트와 식별자 값
  • 영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값 (ex. ID)로 구분하므로 영속 상태는 식별자가 필요하다.
• 영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장
  • JPA는 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영한다. (flush)
• 영속성 컨텍스트로 엔티티를 관리했을 때 장점
  • 1차 캐시
  • 동일성 보장
  • 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연
  • 변경 감지
  • 지연 로딩

 

엔티티 조회

영속성 컨텍스트는 내부에 캐시를 가지고 있는데 이것을 1차 캐시라 한다. Member 엔티티를 영속 상태로 만들면 아래와 같이 영속 컨텍스트에 저장된다.

 

 

1차 캐시의 키는 식별자 값이며, 식별자 값은 데이터베이스의 기본 키와 매핑되어 있다.

 

1차 캐시에서 조회

em.find() 를 호출하면 1차 캐시에서 식별자 값으로 엔티티를 찾고, 찾는 엔티티가 있다면 데이터베이스를 조회하지 않고 1차 캐시에서 엔티티를 조회한다.

 

 

데이터베이스에서 조회

만약 em.find() 를 호출했는데 엔티티가 1차 캐시에 없으면 데이터베이스를 조회해서 엔티티를 생성하고, 1차 캐시에 저장한다.

 

 

영속 엔티티의 동일성 보장

1차 캐시에 "member1" 식별자를 가진 Member 엔티티가 있다면, 이를 몇 번이나 반복 호출해도 같은 엔티티 인스턴스를 반환하여 엔티티의 동일성을 보장한다.

참고로 JPA는 1차 캐시를 통해 반복 가능한 읽기 (REPEATABLE READ) 등급의 트랜잭션 격리 수준을 애플리케이션 차원에서 제공한다.

 

엔티티 등록

엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 직전까지 데이터베이스에 엔티티를 저장하지 않고 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 모아 둔다. 그리고 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 쿼리를 데이터베이스에 보내는데, 이것을 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이라 한다.

 

 

위 그림과 같이 영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 회원 엔티티를 저장하면서 동시에 회원 엔티티 정보로 등록 쿼리를 만들어서 쓰기 지연 SQL 저장소에 보관한다.

 

 

이후 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트는 flush한다. 플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는데, 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리들을 데이터베이스에 보낸다. 이후 실제 데이터베이스 트랜잭션을 커밋한다.

 

엔티티 수정

JPA로 엔티티를 수정할 때는 단순히 엔티티를 조회해서 데이터만 변경하면 된다. 엔티티의 변경 사항을 데이터베이스에 자동으로 반영하는 기능을 변경 감지라 한다.

 

 

JPA는 엔티티를 영속성 컨텍스트에 보관할 때, 최초 상태를 복사해서 저장하는데, 이를 스냅샷이라 한다. 위 그림의 과정은 다음과 같다.

 

1. 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저 내부에서 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.

 

엔티티 삭제

엔티티를 삭제하려면 삭제 대상 엔티티를 조회해야 한다.

 

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

 

이때 엔티티를 즉시 삭제하는 것이 아니라 엔티티 등록과 비슷하게 삭제 쿼리를 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다. 이후 트랜잭션을 커밋해서 플러시를 호출하면 실제 데이터베이스에 삭제 쿼리를 전달한다.

 

플러시

플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영한다. 플러시를 실행하면 다음 일이 벌어진다.

 

1. 변경 감지가 동작해서 영속성 컨텍스트에 있는 모든 엔티티를 스냅샷과 비교해서 수정된 엔티티를 찾고, 수정 쿼리를 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다.
2. 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼키를 데이터베이스에 전송한다.

 

영속성 컨텍스트를 플러시하는 방법은 3가지다.

 

1. em.flush() 를 직접 호출한다.
2. 트랜잭션 커밋 시 플러시가 자동 호출된다.
3. JPQL 쿼리 실행 시 플러시가 자동 호출된다.

 

플러시 모드 옵션

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

 

참고로 플러시라는 이름으로 인해 영속성 컨텍스트에 보관된 엔티티를 지운다고 생각하면 안 된다. 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 것이 플러시다.

 

준영속

영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티가 영속성 컨텍스트에서 분리된 것을 준영속 상태라 한다.

 

detach()를 사용한 준영속 상태 전환

 

해당 메소드를 호출하는 순간 1차 캐시부터 쓰기 지연 SQL 저장소까지 해당 엔티티를 관리하기 위한 정보가 삭제된다.

 

 

clear()를 사용한 영속성 컨텍스트 초기화

em.clear() 는 영속성 컨텍스트를 초기화해서 영속성 컨텍스트의 모든 엔티티를 준영속 상태로 만든다.

 

 

close()를 사용한 영속성 컨텍스트 종료

영속성 컨텍스트를 종료하면 영속 상태의 엔티티가 모두 준영속 상태가 된다.

 

 

준영속 상태의 특징

• 거의 비영속 상태에 가깝다.
• 식별자 값을 가지고 있다.
• 지연 로딩을 할 수 없다.
  • 지연 로딩은 실제 객체 대신 프록시 객체를 로딩해 두고, 해당 객체를 실제 사용할 때 영속성 컨텍스트를 통해 데이터를 불러오는 방법이다.

 

merge()를 사용한 병합

준영속 상태의 엔티티를 다시 영속 상태로 변경하려면 병합을 사용하면 된다.

 

 

병합은 비영속 엔티티도 영속 상태로 만들 수 있다.

 

출처

김영한 - 자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍

 

예상 면접 질문 및 답변

영속성 컨텍스트란?

영속성 컨텍스트는 엔티티를 영구 저장하는 환경이다. 엔티티 매니저를 통해서 영속성 컨텍스트에 접근할 수 있고, 영속성 컨텍스트를 관리할 수 있다.

 

영속성 컨텍스트의 특징을 아는 대로 설명해 보시오.

• 영속성 컨텍스트와 식별자 값
  • 영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값 (ex. ID)로 구분하므로 영속 상태는 식별자가 필요하다.
• 영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장
  • JPA는 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영한다. (flush)
• 영속성 컨텍스트로 엔티티를 관리했을 때 장점
  • 1차 캐시
  • 동일성 보장
  • 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연
  • 변경 감지
  • 지연 로딩

 

트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연의 장점이 무엇인가?

트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연의 가장 큰 장점은 데이터베이스에 lock이 걸리는 시간을 최소화한다는 것이다. 이 기능은 트랜잭션을 커밋해서 영속성 컨텍스트를 플러시하기 전까지는 데이터베이스에 데이터를 등록, 수정, 삭제 하지 않는다. 따라서 커밋 전까지 데이터베이스에 lock을 걸지 않는다. 이는 동시에 더 많은 트랜잭션을 처리하게 도와준다.

https://cheese10yun.github.io/jpa-flush/#null

 

JPA는 엔티티를 어떻게 수정하는가?

JPA는 변경 감지 기능을 제공한다. 엔티티를 수정하는 Flow는 다음과 같다.

 

1. 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저 내부에서 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.