3 ~ 4 : 영속성 관리, 엔티티 매핑

3장 : 영속성 관리

JPA가 제공하는 기능은 크게 (1) 엔티티와 테이블을 매핑하는 설계 부분과 (2) 매핑한 엔티티를 실제 사용하는 부분으로 나눌 수 있다. 매핑한 엔티티를 엔티티 매니저를 통해 어떻게 사용하는지 알아보자.

이번장에서 설명할 엔티티 매니저와 영속성 컨텍스트는 매핑한 엔티티를 실제 사용하는 동적인 부분에 해당하고, 다음 장에서는 엔티티와 테이블을 어떻게 매핑하는지 설계에 해당하는 정적인 부분은 살펴본다.

엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

엔티티 매니저 팩토리는 엔티티 매니저를 만드는 공장이다.
엔티티 매니저 팩토리는 여러 스레드가 동시에 접근해도 안전하므로 서로 다른 스레드 간에 공유해도 되지만, 엔티티 매니저는 여러 스레드가 동시에 접근하면 동시성 문제가 발생하므로 스레드 간에 절대 공유하면 안 된다.
엔티티 매니저는 데이터베이스 연결이 꼭 필요한 시점까지 커넥션을 얻지 않는다.
하이버네이트를 포함한 JPA 구현체들은 EntityManagerFactory를 생성할 때 커넥션 풀도 만드는데 이것은 J2SE 환경에서 사용하는 방법이다.

영속성 컨텍스트란?

영속성 컨텍스트는 ‘엔티티를 영구 저장하는 환경’이다.
엔티티 매니저로 엔티티를 저장하거나 조회하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다.
영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저를 생성할 떄 하나 만들어지고 , 엔티티 매니저를 통해서 영속성 컨텓스트에 접ㅂ근할 수도 있고 , 영속성 컨텍스트를 관리할 수 있다.

엔티티의 생명주기

엔티티의 4가지 상태

1 . 비영속 (new/transient) : 영속성 컨텍스트와 전혀 관계가 없는 상태

2 . 영속 (managed) : 영속성 컨텍스트에 저장된 상태

3 . 준영속 (detached) : 영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태

4 . 삭제 (removed) : 삭제된 상태

영속성 컨텍스트의 특징

1 . 영속성 컨텍스트와 식별자 값

영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값(@Id로 테이블의 기본 키와 매핑한 값)으로 구분한다. 식별자 값이 없으면 예외가 발생한다.

2 . 영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장

영속성 컨텍스트에 엔티티를 저장하면 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영한다. 이것을 플러시(flush)라 한다.

3 . 영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리할 경우 장점

1차 캐시
동일성 보장
트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연
변경 감지
지연 로딩

엔티티 조회

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

영속성 컨텍스트는 내부에 캐시를 가지고 있는데 이것을 1차 캐시라 한다. 영속 상태의 엔티티는 모두 이곳에 저장된다.
영속성 컨텍스트 내부에 Map이 하나 있는데 키는 @Id로 매핑한 식별자고 값은 엔티티 인스턴스다.
1차 캐시의 키는 식별자 값이다. 그리고 식별자 값은 데이터베이스 기본 키와 매핑되어 있다. 따라서 영속성 컨텍스트에 데이터를 저장하고 조회하는 모든 기분은 데이터베이스 기본 키 값이다.
em.find()를 호출하면 먼저 1차 캐시에서 엔티티를 찾고 만약 찾는 엔티티가 1차 캐시에 없으면 데이터베이스에서 조회한다. 1차 캐시에 있는 엔티티 인스턴스를 조회하면 메모리에 있는 1차 캐시에서 바로 불러오므로 성능상 이점을 누릴 수 있다. 또한 영속성 컨텍스트는 성능상 이점과 엔티티의 동일성을 보장한다.

✔️ 1차 캐시에서 조회

✔️ 데이터베이스에서 조회

영속 엔티티의 동일성 보장

동일성(identity) : 실제 인스턴스가 같다. 따라서 참조 값을 비교하는 ==비교의 값이 같다.

동등성(equality) : 실제 인스턴스는 다를 수 있지만 인스턴스가 가지고 있는 값이 같다. 자바에서 동등성 비교는 equals() 메소드를 구현해야 한다.

트랜잭션 격리 수준

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

엔티티 등록

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

// 엔티티 매니저는 데이터 변경 시 트랜잭션을 시작해야 한다. 
transaction.begin();

em.persist(memberA);
em.persist(memberB);
// 여기까지 INSERT SQL을 데이터베이스에 보내지 않는다.

// 커밋하는 순간 데이터베이스에 INSERT SQL을 보낸다. 
transaction.commit();

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

✔️ 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이 가능한 이유

어떻게든 커밋 직전에만 데이터베이스에 SQL을 전달하면 된다. 트랜잭션 범위 안에서 등록 쿼리를 그때 그때 등록하는 것과 모아둔 등록 쿼리를 데이터베이스에 한 번에 전달하는 것과 둘의 결과는 같으며, 후자의 경우 성능을 최적화할 수 있다.

플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 작업인데 이떄 등록, 수정, 삭제한 엔티티를 데이터베이스에 반영한다.

좀 더 구체적으로 이야기하면 쓰기 지연 SQL 저장소에 모인 쿼리를 데이터베이스에 보낸다. 이렇게 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화한 후에 실제 데이터베이스 트랜잭션을 커밋한다.

엔티티 수정

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

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

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

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

transaction.commit();

SQL 수정 쿼리의 문제점

비즈니스 로직을 분석하기 위해 SQL을 계속 확인해야 하고, 결국 직접적이든 간접적이든 비즈니스 로직이 SQL에 의존하게 된다.

변경 감지

JPA로 엔티티를 수정할 때는 단순히 엔티티를 조회해서 데이터만 변경하면 된다. 트랜잭션 커밋 직전에 주석으로 처리된 em.update() 메소드 같은건 없다.
엔티티의 변경사항을 데이터베이스에 자동으로 반영하는 기능을 변경감지(dirty checking)이라 한다.

변경 감지 과정

트랜잭션은 커밋하면 엔티티 매니저 내부에서 먼저 플러시(flush())가 호출된다.
엔티티와 스냅샷을 비교해서 변경된 엔티티를 찾는다.
변경된 엔티티가 있으면 쿼리를 생성해서 쓰기 지연 SQL 저장소에 보낸다.
쓰기 지연 저장소의 SQL을 데이터베이스에 보낸다.
데이터베이스 트랜잭션을 커밋한다.

변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용된다. 비영속, 준영속처럼 영속성 컨텍스트의 관리를 받지 못하는 엔티티는 값을 변경해도 데이터베이스에 반영되지 않는다.

JPA는 기본적으로 엔티티의 모든 필드를 업데이트하는 전략을 취한다.

모든 필드를 사용하면 수정 쿼리가 항상 같다. (물론 바인딩되는 데이터는 다르다) 따라서 애플리케이션 로딩 시점에 수정 쿼리를 미리 생성해두고 재사용할 수 있다.
데이터베이스에 동일한 쿼리를 보내면 데이터베이스는 이전에 한 번 파싱된 쿼리를 재사용할 수 있다.

필드가 너무 많거나 저장되는 내용이 너무 크면 수정된 데이터만 사용해서 동적으로 UPDATE SQL을 생성하는 전략을 선택하면 된다. 단 이떄는 하이버네이트 확장 기능을 하용해야 한다.

상황에 따라 따르지만 컬럼이 대략 30개 이상이 되면 기본 방법인 정적 수정 쿼리보다 @DynamicUpdate를 사용한 동적 수정 쿼리가 빠르다고 한다. 가장 정확한 것은 본인의 환경에서 직접 테스트해보는 것이다. 추천하는 방법은 기본 전략을 사용하고, 최적화가 필요할 정도로 느리면 그때 전략을 수정하면 된다. 참고로 한 테이블에 컬럼이 30개 이상 된다는 것은 테이블 설계상 책임이 적절히 분리되지 않았을 가능성이 높다.

엔티티 삭제

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

em.remove()에 삭제 대상 엔티티를 넘겨주면 엔티티를 삭제한다. 물론 엔티티를 즉시 삭제하는 것이 아니라 엔티티 등록과 비슷하게 삭제 쿼리를 쓰기 지연 SQL저장소에 등록한다. 이후 트랜잭션을 커밋해서 플러시를 호출하면 실제 데이터베이스에 삭제 쿼리를 전달한다.
em.remove(memberA)를 호출하는 순간 memberA는 영속성 컨텍스트에서 제거된다. 이렇게 삭제된 엔티티는 재사용하지 말고 자연스럽게 가비지 컬렉션의 대상이 되도록 주는 것이 좋다.

플러시

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

플러시 실행 시

변경 감지가 동작해서 영속성 컨텍스트에 있는 모든 엔티티를 스냅샷과 비교해서 수정된 엔티티를 찾는다.
수정된 엔티티는 수정 쿼리를 만들어 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다.
쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 데이터베이스에 전송한다. (등록, 수정, 삭제 쿼리)

영속성 컨텍스트를 플러시하는 방법 3가지

em.flush()를 직접 호출한다.
트랜잭션 커밋 시 플러시가 자동 호출된다.
JPQL쿼리 실행 시 플러시가 자동 호출된다.

1 . 직접 호출

엔티티 매니저의 flush() 메소드를 직접 호출해서 영속성 컨텍스트를 강제로 플러시한다. 테스트나 다른 프레임워크와 JPA를 함께 사용할 때를 제외하고 거의 사용하지 않는다.

2 . 트랜잭션 커밋 시 플러시 자동 호출

데이터베이스에 변경 내용을 SQL로 전달하지 않고 트랜잭션만 커밋하면 어떤 데이터도 데이터베이스에 반영되지 않는다. 따라서 트랜잭션을 커밋하기 전에 꼭 플러시를 호출해서 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영해야 한다.

JPA는 이런 문제를 예방하기 위해 트랜잭션을 커밋할 때 플러시를 자동으로 호출한다.

3 . JPQL 쿼리 실행 시 플러시 자동 호출

JPQL이나 Criteria같은 객체지향 쿼리를 호출할 때도 플러시가 실행된다.

플러시 모드 옵션

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

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

영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화 하는 것이 플러시다.
그리고 데이터베이스와 동기화를 최대한 늦추는 것이 가능한 이유는 트랜잭션이라는 작업 단위가 있기 때문이다. 트랜잭션 커밋 직전에만 변경 내용을 데이터베이스에 보내 동기화하면 된다

준영속

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

준영속 상태의 엔티티는 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능을 사용할 수 없다.

영속 상태의 엔티티를 준영속 상태로 만드는 방법 3가지

em.detach(entity) : 특정 엔티티만 준영속 상태로 전환한다.
em.clear() : 영속성 컨텍스트를 완전히 초기화한다.
em.close() : 영속성 컨텍스트를 종료한다.

엔티티를 준영속 상태로 전환 : detach()

public void testDetached() {
	...
	// 회원 엔티티 생성, 비영속 상태
	Member member = new Member();
	member.set("memberA");
	member.setUsername("회원A");

	// 회원 엔티티 영속 상태
	em.persist(member);

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

	transaction.commit();
}

영속성 컨텍스트 초기화 : clear()

준영속 상태이므로 영속성 컨텍스트가 지원하는 변경 감지는 동작하지 않는다. 따라서 회원의 이름을 변경해도 데이터베이스에 반영되지 않는다.

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

em.clear();

member.setUsername("changeName");

영속성 컨텍스트 종료 : close()

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

public void closeEntityManager() {

	EntityManagerFactor emf = Persistence.createManagerFactory("jpabook");

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

	transactioin.begin();

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

	transaction.commit();

	em.close();
}

준영속 상태의 특징

거의 비영속 상태에 가깝다.
- 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으므로 1차 캐시, 쓰기 지연, 변경 감지, 지연 로딩을 포함한 영속성 컨텍스트다 제공하는 어떠한 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(LAZT LOADING)은 실제 객체 대신 프록시 객체를 로딩해두고 해당 객체를 실제 사용할 때 영속성 컨텍스트를 통해 데이터를 불러오는 방법이다. 하지만 영속 상태는 영속성 컨텍스트가 더는 관리하지 않으므로 지연 로딩 시 문제가 발생한다.

병합 : merge()

준영속 상태의 엔티티를 다시 영속 상태로 변경하려면 병합을 사용하면 된다.
merge() 메소드는 준영속 상태의 엔티티를 받아서 그 정보로 새로운 영속 상태의 엔티티를 반환한다.

✔️ 준영속 병합

✔️ 비영속 병합

정리

엔티티 매니저는 엔티티 매니저 팩토리에서 생성한다. 자바를 직접 다루는 J2SE 환경에서는 엔티티 매니저를 만들면 그 내부에 영속성 컨텍스트도 함께 만들어 진다. 이 영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저를 통해서 접근할 수 있다.
영속성 컨텍스트는 애플리케이션과 데이터베이스 사이에서 객체를 보관하는 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 시점에 데이터베이스에 반영되는데 일반적으로 트랜잭션을 커밋할 때 영속성 컨텍스트가 플러시된다.
영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티를 영속 상태의 엔티티라 하는데, 영속성 컨텍스트가 해당 엔티티를 더 이상 관리하지 못하면 그 엔티티는 준영속 상태의 엔티티라 한다. 준영속 상태의 엔티티는 더는 영속성 컨텍스트의 관리르 받지 못하므로 영속성 컨텍스트가 제공하는 1차 캐시, 동일성 보장, 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연, 변경 감지, 지연 로딩 같은 기능들을 사용할 수 없다.

4장 : 엔티티 매핑

JPA를 사용하는 데 가장 중요한 일은 엔티티와 테이블을 정확히 매핑하는 것이다.

대표 어노테이션

객체와 테이블 매핑 : @Entity, @Table
기본 키 매핑 : @Id
필드와 컬럼 매핑 : @Column
연관관계 매핑 : @ManyToOne, @JoinColumn

@Entity

JPA를 사용해서 테이블과 매핑할 클래스는 @Entity 어노테이션을 필수로 붙여야 한다. @Entity가 붙은 클래스는 JPA가 관리하는 것으로, 엔티티라 부른다.

@Entity 적용시 주의사항

기본 생성자는 필수(파라미터가 없는 public 또는 protected 생성자)
final 클래스, eum, interface, inner 클래스에는 사용할 수 없다.
저장할 필드 final을 사용하면 안된다.

@Table

@Table은 엔티티와 매핑할 테이블을 지정한다.

다양한 매핑 사용

@Enumerated
@Temporal
@Lob

데이터베이스 스키마 자동 생성

hibernate.hbm2ddl.auto

DDL 생성 기능

@Column(name = "NAME", nullable = false, length = 10)

기본 키 매핑

직접 할당 : 기본 키를 애플리케이션에서 직접 할당한다.

자동 생성 : 대리 키 사용 방식

IDENTITY : 기본 키 생성을 데이터베이스에 위임
SEQUENCE : 데이터베이스 시퀀스를 사용해서 기본 키를 할당
TABLE : 키 생성 테이블을 사용

기본 키 직접 할당 전략

기본 키를 직접 할당하려면 @Id로 매핑하면 된다. 기본 키 직접 할당 전략은 em.persist()로 엔티티를 저장하기 전에 애플리케이션에서 기본 키를 직접 할당한다.

@Id 적용 가능 자바 타입

자바 기본형
자바 래퍼(Wrapper)형
String
java.util.Date
java.sql.Date
java.math.BigDecimal
java.math.BigInteger

IDENTITY 전략

IDENTITY는 기본 키 생성을 데이터베이스에 위임하는 전략이다.

MySQL, PostgreSQL, SQL Server, DB2에서 주로 사용한다.

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

엔티티가 영속 상태가 되려면 식별자가 반드시 필요하다. 그런데 IDENTITY 식별자 생성 전략은 엔티티를 데이터베이스에 저장해야 식별자를 구할 수 있으므로 em.persist()를 호출하는 즉시 INSERT SQL이 데이터베이스에 전달된다. 따라서 이 전략은 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이 동작하지 않는다.