[JPA] 영속성 관리

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이번 발표는 내가 진행하였다. 그래서 이해하기가 더욱 더 쉬웠다.
JPA가 제공하는 기능은 크게 엔티티와 테이블을 매핑하는 설계부분과 매핑한 엔티티를 실제 사용하는 두가지 부분으로 나눌 수 있다.
여기서는 매핑한 엔티티를 엔티티 매니저를 통해 사용하는 것을 알아보자.

영속성 관리

엔티티 매니저는 엔티티를 저장, 수정, 삭제, 조회 등등 엔티티와 관련된 모든 일을 처리한다.
말그대로 엔티티를 관리하는 것이다.

엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

DB를 하나만 사용하는 애플리케이션은 일반적으로 EntityManagerFactory를 하나만 생성한다.
팩토리를 만드는 것으로 생성할 때 비용이 아주 많이 든다.

EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("");

교재에서는 이것을 통해 META-INF/persistence.xml에 persistence-unit name에 매핑된 값을createEntityManager에 넣어준다.

필요할때마다 엔티티 매니저 팩토리에서 엔티티 매니저를 생성하면 된다.
팩토리에서 매니저를 생성하므로, 비용이 작다.

EntityManager em = emf.createEntityManager();

엔티티 매니저 팩토리는 이름 그대로 엔티티 매니저를 만드는 공장이다.
공장을 만드는 것은 상당한 비용이 든다.
그래서 하나만 만들어서 어플리케이션 전체에서 공유하도록 설계가 되어있다.
그렇기 때문에 공장에서 엔티티 매니저를 생성하는 비용은 작다고 하는 것이다.

엔티티 매니저 팩토리는 여러 스레드가 동시에 접근해도 안전하므로 서로 다른 스레드간에 공유를 해도 되지만,
엔티티 매니저는 여러 스레드가 동시에 접근하면 동시성문제가 발생하므로 스레드 간에 절대 공유해서는 안된다.

그림에서 하나의 EntityManagerFactory에서 다수의 엔티티 매니저를 생성했다. EntityManager1은 아직 DB connection을 하지 않는다. 엔티티 매니저는 DB 연결이 꼭 필요한 시점까지 connection을 얻지 않는다.
보통 트랜잭션을 시작할 때 커넥션을 획득한다.
Hibernate를 포함한 JPA 구현체들은 EntityManagerFactory를 생성할 때 커넥션 풀도 만드는데
xml설정은 J2SE에서 사용한 방식이다.

영속성 컨텍스트란?

JPA를 이해하는데에 있어서 가장 중요한 용어가 바로 영속성 컨텍스트 다. 해석하자면 엔티티를 영구 저장하는 환경이다.
EntityManager로 엔티티를 저장하거나 조회하면 EntityManager는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다.

em.persist(member);

이 persist()를 단순히 회원 엔티티를 저장한다고 표현했지만 사실 persist()는 엔티티 매니저를 이용하여 회원 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다는 말이다.

영속성 컨텍스트는 물리적인 것이 아니라 논리적인 개념에 가깝기 때문에 볼 수 없다. 영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저를 생성할 때 하나 만들어진다. 그리고 생성된 매니저를 통해 영속성 컨텍스트에 접근하고 관리할 수가 있다.

엔티티의 생명주기

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

비영속

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

엔티티 객체를 생성한 상태. 이 때는, 순수한 객체 상태이며 아직 저장하지 않은 것이다.
따라서 영속성 컨텍스트나 DB와 전혀 관련이 없다. 이것을 비영속 상태라고 한다.

영속

em.persist(member);

엔티티 매니저를 통해 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다. 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티를 영속 상태라고 한다. persist()를 사용하는 순간부터 영속상태에 들어가게 되었다.

결국 영속상태 라는 것은 영속성 컨텍스트에 의해 관리된다 라는 뜻이다.

더불어 em.find()나 JPQL을 사용해서 조회한 엔티티도 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태이다.

준영속

영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으면 준영속 상태가 된다.
특정 엔티티를 준영속 상태로 만들려면 detach()를 호출하면 된다.
close()를 호출해서 영속성 컨텍스트를 닫거나 clear()를 호출해서 영속성 컨텍스트를 초기화해도 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티는 준영속 상태가 된다.

삭제

엔티티를 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제한다.
remove()를 사용한다.

영속성 컨텍스트의 특징

영속성 컨텍스트와 식별자 값

엔티티를 식별자 값(@Id로 테이블의 PK와 매핑한 값)으로 구분한다.
따라서 영속 상태는 식별자 값이 반드시 있어야 한다. 없으면 예외가 발생한다.

영속성 컨텍스트와 DB저장

JPA는 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영하는데
이를 flush라 한다.

영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리할때의 장점

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

엔티티 조회

영속성 컨텍스트는 내부에 캐시를 가지고 있는데 이것을 1차 캐시라고 한다.
영속 상태의 엔티티는 모두 1차캐시에 저장된다. 내부에 Map이 하나 있는데 키는 @Id로 매핑한 식별자고
값은 엔티티의 인스턴스이다.

// 엔티티 생성(비영속)
Member member = new Member();
member.setId("member1");
member.setUsername("회원1");

//엔티티를 영속
em.persist(member);

이코드를 실행하면 1차 캐시에 회원 엔티티를 저장한다. 회원 엔티티는 아직 데이터베이스에 저장되지 않았다.

1차 캐시의 키는 식별자 값이라고 설명했다. 식별자 값은 데이터베이스 기본키와 매핑이 되었다고도 언급했다.
그렇기 때문에 영속성 컨텍스트에 데이터를 저장하고 조회하는 모든 기준은 데이터베이스의 기본키 값이다.

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

find()메소드를 보면 첫번째 매개변수는 엔티티 클래스 타입이고, 두번째 매개변수는 엔티티의 식별자 값이다. find()를 호출하면 1차에서 엔티티를 찾고 만약 찾는 엔티티가 1차 캐시에 없으면 데이터베이스에서 조회한다.

데이터베이스에서 조회

find()를 호출했는데 엔티티가 1차 캐시에 없으면 DB에서 조회하여 엔티티를 생성한다.
생성한 다음 1차 캐시에 저장한 후, 영속 상태의 엔티티를 반환해준다.

영속 엔티티의 동일성 보장

객체를 두개 생성하는데 식별자가 같은 인스턴스를 조회하면 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환한다.

영속성 컨텍스트는 성능상 이점과 엔티티의 동일성을 보장한다.

• 동일성
  • 실제 인스턴스가 같다. 참조 값을 비교하는 == 비교의 값이 같다.
• 동등성
  • 실제 인스턴스가 다를 수 있지만, 인스턴스가 가지고 있는 값이 같다. equals() 메소드로 확인한다.

엔티티 등록

//엔티티 매니저는 데이터 변경시 트랜잭션을 시작해야 한다.
transaction.begin(); // 트랜잭션 시작
em.persist(memberA);
em.persist(memberB);

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

persist()만 계속 진행하였을 경우 커밋 직전까지 데이터베이스에 엔티티를 저장하지 않고 내부 쿼리 저장소에 모아둔다. 이후 트랜잭션을 커밋할 때 쿼리를 데이터베이스에 보내는데 이것을 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이라고 한다.

엔티티 수정

엔티티의 데이터만 변경했는데 변경사항을 데이터베이스에 자동으로 반영하는 기능을 변경감지라고 한다.
스냅샷 : JPA는 엔티티를 영속성 컨텍스트에 보관할 때, 최초 상태를 복사하여 저장해둔다.

1. 커밋하면 엔티티 매니저 내부에서 플러시가 먼저 호출됨
2. 엔티티와 스냅샷을 비교하여 변경된 엔티티 탐색
3. 변경된 엔티티가 있으면 수정쿼리를 생성하여 쓰기 지연 sql저장소에 보낸다
4. 쓰기지연 저장소의 sql을 데이터베이스에 보낸다.
5. 데이터베이스 트랜잭션을 커밋한다.

변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용
JPA의 기본 전략은 엔티티의 모든 필드를 업데이트한다.

• 모든필드를 사용하면 수정 쿼리가 항상 같다.
• 데이터베이스에 동일한 쿼리를 보내면 데이터베이스는 이전에 한 번 파싱된 쿼리를 재사용할 수 있다.

저장되는 내용이 너무 크면 수정된 데이터만 사용하는
Hibernate의 확장 기능인 @DynamicUpdate를 사용하면 된다.

삭제도 마찬가지로 remove()를 호출해서 사용하는데 쓰기지연 SQL에 모아둔 후에
트랜잭션을 커밋하여 플러시를 호출하면 삭제 쿼리를 DB에 전달한다. remove는 호출하는 순간
영속성 컨텍스트에서 제거시킨다.

플러시

플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영하는 역할을 수행

실행했을 때 일어나는 일

• 변경 감지가 동작하여 영속성 컨텍스트에 있는 모든 엔티티를 스냅샷과 비교해 수정된 엔티티를 탐색
  • 여기서 수정된 엔티티는 수정쿼리를 쓰기 지연 SQL저장소에 등록함
• 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 DB에 전송

플러시 하는 방법

• em.flush() 직접 호출
  • 강제로 하는 것이기 때문에 테스트나 다른 프레임워크와 JPA를 사용할때 사용
• 트랜잭션 커밋시 자동으로 호출
  • 트랜잭션만 커밋하면 DB에 반영되지 않음. 반영해야 하기 때문에 JPA는 자동으로 호출해준다.
• JPQL 쿼리 실행 시 플러시가 자동 호출
  • JPA와 같이 사용했을 때, 엔티티로 조회하던 객체들은 쓰기지연에 남아있으므로 결과가 조회되지 않는다.
    그래서 플러시를 하여 내용을 DB에 반영해야 한다.

플러시 모드 옵션

• FlushModeType.AUTO : 커밋이나 쿼리를 실행할때 (기본값)
• FlushModeType.COMMIT : 커밋할 때만 플러시

준영속

준영속 상태의 엔티티는 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능을 사용할 수 없다.

• em.detach(entity) : 특정엔티티만 준영속 상태로 전환
• em.clear() : 영속성 컨텍스트를 완전히 초기화
• em.close() : 영속성 컨텍스트를 종료

detach를 호출하는 순간 1차 캐시부터 쓰기지연 SQL저장소까지 해당 엔티티를 관리하기 위한 모든 정보가 제거된다.

준영속 상태의 특징

• 거의 비영속 상태에 가까움
  • 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으므로 1차캐시, 쓰기지연, 변경 감지, 지연 로딩 등 어떠한 기능도 동작하지 않는다.
• 식별자 값을 가지고 있다.
  • 비영속은 식별자 값이 없을수 있지만 이미 한번 영속되었던 상태이므로 반드시 식별자 값을 가지고 있음.
• 지연 로딩을 할 수 없다.
  • 실제 객체 대신 프록시 객체를 로딩해두고 해당 객체를 실제 사용할때 영속성 컨텍스트를 통해 불러오는 방법이 지연로딩인데 준영속은 컨텍스트가 더는 관리하지 않기 때문에 지연로딩에 문제가 발생한다.

병합

준영속 상태의 엔티티를 다시 영속상태로 변경할 때 사용
merge()메소드는 준영속 상태의 엔티티를 받아 그 정보로 새로운 영속 상태의 엔티티를 반환 한다.

병합은 비영속 엔티티도 영속 상태로 만들 수 있다.
병합은 준영속, 비영속을 신경 쓰지 않는다. 식별자 값으로 엔티티를 조회할 수 있으면 불러서 병합, 없으면 새로 생성해서 병합. 그래서 병합은 save or update 기능 수행

정리

• 엔티티 매니저는 엔티티 매니저 팩토리에서 생성.
  • 영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저를 통해 접근이 가능
• 영속성 컨텍스트는 애플리케이션과 DB사이에 객체를 보관하는 가상DB같은 역할
  • 이로 인해 1차 캐시, 동일성 보장, 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연, 변경 감지, 지연 로딩 기능을 사용할 수 있다.
• 영속성 컨텍스트에 저장한 엔티티는 플러시 시점에 DB에 반영되는데 일반적으로 트랜잭션을 커밋할 때 영속성 컨텍스트가 플러시 된다.
• 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티는 영속 상태의 엔티티인데, 컨텍스트가 더이상 관리하지 못하면 그 엔티티는 준영속 상태의 엔티티가 된다. 이 엔티티는 컨텍스트의 관리를 더는 받지 못하므로 영속성 컨텍스트가 제공하는 1차 캐시, 동일성 보장, 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연, 변경 감지, 지연 로딩 기능 등을 사용할 수 없다.