3. 영속성 관리

1. 엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저#

• 데이터베이스를 하나만 사용하는 애플리케이션은 일반적으로 EntityManagerFactory를 하나만 생성한다.

// 비용이 아주 많이 든다.
// 엔티티 매니저 팩토리 생성
EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");

• Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");를 호출하면 META-INF/persistence.xml에 있는 정보를 바탕으로 EntityManagerFactory를 생성한다.

// 엔티티 매니저 생성, 비용이 거의 안든다.
// 엔티티 매니저 생성
EntityManager em = emf.createEntityManager();

• 엔티티 팩토리를 생성한 후 부터는 엔티티 매니저를 생성하면 된다.
• 엔티티 매니저 팩토리는 이름 그대로 엔티티 매니저를 생성하는 공장으로 비용이 상당히 크기 때문에 한 개만 만들어 애플리케이션 전체에서 공유하도록 설계되었다.
• 엔티티 매니저 팩토리는 여러 스레드가 동시에 접근해도 안전하므로 서로 다른 스레드간 공유가 가능하다.

  • 하지만 엔티티 매니저는 여러 스레드가 동시에 접근하면 동시성 문제가 발생할 수 있기에 절대 공유하면 안된다.

• 엔티티 매니저는 데이터베이스 커넥션이 필요한 시점까지 커넥션을 얻지 않는다.

  • 보통 트랜잭션을 시작할 때 커넥션을 획득한다.

2. 영속성 컨텍스트란?#

• JPA를 이해하는 데 가장 중요한 용어는 영속성 컨텍스트(Persistence Context)다.
• 우리말로 번역하기 어렵지만 해석하자면 ‘엔티티를 영구 저장하는 환경’이라는 뜻이다.
• em.persist(member); 지금까지는 이 코드를 단순히 회원 엔티티를 저장한다고 표현했다.

  • 정확히 이야기 하면 persist() 메소드는 엔티티 매니저를 사용해 회원 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다.
• 영속성 컨텍스트는 논리적인 개념에 가깝고 눈에 보이지 않지만 엔티티 매니저를 생성할 때 만들어진다.

  • 엔티티 매니저를 통해 영속성 컨텍스트에 접근할 수 있고 영속성 컨텍스트를 관리할 수 있다.

3. 엔티티의 생명 주기#

• 엔티티에는 4가지 상태가 존재한다.

  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

3.1. 비영속#

• 엔티티 생성 직후의 상태이며 아직 영속성 컨텍스트나 데이터베이스와는 전혀 관계 없는 상태

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

3.2. 영속#

• 엔티티 매니저를 통해 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한 상태

  • 즉 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티를 영속 상태라 한다.
• 결국 영속 상태라는 것은 영속성 컨텍스트에 의해 관리된다는 뜻이다.

// 객체를 저장한 상태(영속)
em.persist(member);

3.3. 준영속#

• 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으면 준영속 상태가 된다
• 특정 엔티티를 준영속 상태로 만들려면 em.detach()를 호출하면 된다.

  • em.close()나 em.clear()를 호출해 영속성 컨텍스트를 닫거나 초기화해도 준영속 상태가 된다.

3.4. 삭제#

• 엔티티를 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제한다.
• em.remove(member);

4. 영속성 컨텍스트의 특징#

• 영속성 컨텍스트와 식별자 값

  • 영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값(@Id로 매핑한 값)으로 구분한다.
  • 따라서 영속 상태는 식별자 값이 반드시 있어야 한다.
• 영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장

  • JPA는 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텐스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영하는데 이를 flush라 한다.
• 영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리하면 다음과 같은 장점이 있다.

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

4.1 엔티티 조회#

• 영속성 컨텍스트는 내부에 캐시를 가지고 있는데 이를 1차 캐시라 한다.

  • 영속 상태의 엔티티는 모두 이곳에 저장됨
  • 영속성 컨텍스트 내부에 Map이 하나 있는 키는 @Id로 매핑한 식별자고 값은 엔티티 인스턴트다.

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

// 객체를 저장한 상태(영속)
em.persist(member);

• 1차 캐시의 키는 식별자 값으로 식별자 값은 데이터베이스 기본 키와 매핑되어 있다.

  • 영속성 컨텍스트에 데이터를 저장하고 조회하는 모든 기준은 데이터베이스의 기본 값이다.

    java

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

• find() 메소드를 보면 첫 번째 파라미터는 엔티티 클래스의 타입이고, 두 번째 조회할 인티티의 식별자 값이다.

  • 조회 시 1차 캐시를 먼저 찾고 없다면 데이터베이스에서 조회한다.

    java

    public <T> T find(Class<T> entityClass, Object primaryKey);

4.1.1. 1차 캐시에서 조회#

• em.find()를 호출하면 우선 1차 캐시에서 식별자 값으로 엔티티를 찾는다.

  • 엔티티가 있으면 컨텍스트에서 조회하고 없으면 DB에서 조회한다.

4.1.2. 데이터베이스에서 조회#

• 만약 em.find()를 호출했는데 1차 캐시에 없으면 엔티티 매니저는 데이터베이스를 조회해서 엔티티를 생성한다.

  • Member findMember2 = em.find(Member.class, "member2"); ⇒ 1차 캐시에서 반환

4.1.3. 영속 엔티티의 동일성 보장#

Member a = em.find(Member.class, "member1");
Member b = em.find(Member.class, "member1");
System.out.println(a == b); // true

• 영속성 컨텍스트는 성능상 이점과 엔티티의 동일성을 보장한다.

4.2. 엔티티 등록#

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

• 엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 직전까지 DB에 엔티티를 저장하지 않고 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 차곡차곡 모아둔다.

  • 트랜잭션 커밋할 때 모아둔 쿼리를 보내는데 이걸 쓰기 지연이라 한다.
• 트랙잭션을 커밋하면 엔티티 매니저는 우선 영속성 컨텍스트를 플러시한다.

  • 플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영한다.
  • 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 작업인데 CRUD를 데이터베이스에 반영한다.

4.2.1. 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이 가능한 이유#

begin(); // 트랜잭션 시작

save(A);
save(B);
save(C);

commit(); // 트랜잭션 커밋

• 로직을 2가지 경우로 생각해보자.

  1. 데이터를 저장하는 즉시 등록 쿼리를 데이터베이스에 보낸다.

     1. save()를 호출할 때마다 즉시 DB에 등록 쿼리를 보낸다.
  2. 데이터를 저장하면 등록 쿼리를 데이터베이스에 보내지 않고 메모리에 모아 둔다.

     1. 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 등록 쿼리를 데이터베이스에 보낸 후에 커밋한다.
• 트랜잭션 범위 안에서 실행되므로 둘의 결과는 같다.

  • A, B, C 모두 트랜잭션을 커밋하면 함께 저장되고 롤백하면 함께 저장되지 않는다.
  • 등록 쿼리를 그때 그때 DB에 전달하지 않으면 아무 소용이 없다.

    • 어떻게든 커밋 직전에만 DB에 SQL을 전달하면된다.

4.3. 엔티티 수정#

4.3.1. SQL 수정 쿼리의 문제점#

• SQL을 사용하면 수정 쿼리를 직접 작성해야 한다.
• 프로젝트가 커지고 요구사항이 늘면 수정쿼리도 점점 추가된다.
• SQL 의존적 개발 방식의 문제점은 수정 쿼리가 많아지는 것은 물론이고 비즈니스 로직을 분석하기 위해 SQL을 계속해야 한다.

  • 결국 직접적이든 간접적이든 비즈니스 로직이 SQL에 의존된다.

4.3.2. 변경 감지#

• JPA는 엔티티를 수정할 때는 단순히 엔티티를 조회해서 데이터만 변경하면 된다.

  • update() 라는 메소드는 없다.
  • 변경 감지(dirty checking) 기능을 사용해서 데이터베이스에 자동으로 반영한다.
• 플러시 시점에 스냅샷과 엔티티를 비교해 변경된 엔티티를 찾는다.
• 수정 순서

  1. 트랜잭션을 커밋히먄 엔티티 매니저 내부에서 먼저 플러시가 호출된다.
  2. 엔티티와 스냅샷을 비교해서 변경된 엔티티를 찾는다
  3. 변경된 엔티티가 있으면 수정 쿼리를 생성해서 쓰기 지연 SQL 저장소로 보낸다.
  4. 쓰기 지연 저장소의 SQL을 데이터베이스로 보낸다.
  5. 데이터베이스 트랜잭션을 커밋한다.
• 변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용된다.
• JPA의 기본 업데이트 전략은 엔티티의 모든 필드를 업데이트 한다.

  • 데이터 전송량이 증가하는 단점이 있지만 아래 장점으로 인해 모든 필드를 업데이트 한다.

    • 수정 쿼리가 항상 같기 때문에 애플리케이션 로딩 시점에 수정 쿼리를 미리 생성해두고 재사용할 수 있다.
    • 데이터베이스에 동일한 쿼리를 보내면 데이터베이스는 이전에 한 번 파싱된 쿼리를 재사용할 수 있다.
• 필요한 필드만 업데이트 해야하는 경우 @DynamicUpdate 어노테이션을 사용하면 된다.

  • @DynamicInsert 는 널이 아닌 필드만 동적으로 생성한다.
  • 또한 상황에 따라 다르지만 컬럼이 대략 30개 이상되면 기본 방법보다 @DynamicUpdate를 사용하는게 더 빠르다.

4.4. 엔티티 삭제#

• 엔티티를 삭제하려면 먼저 삭제 대상 엔티티를 조회해야 한다.

Member memberA = em.find(Member.class, 100L); // 삭제 대상 엔티티 조회
em.remove(memberA); // 엔티티 삭제

• 엔티티 등록과 비슷하게 즉시 엔티티를 삭제하는 것이 아니라 삭제 쿼리를 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다.
• 이후 트랜잭션을 커밋해서 플러시를 호출하면 실제 데이터베이스에 삭제 쿼리를 전달한다.
• em.remove(memberA)를 호출하는 순간 영속성 컨텍스트에서 제거된다.

  • 이후 재사용하지 말고 자연스럽게 가비지 컬렉션의 대상이 되도록 두는 것이 좋다.

5. 플러시#

• 플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영한다.
• 플러시를 실행하면 일어나는 구체적인 일

  1. 변경 감지가 동작해서 영속성 컨텍스트에 있는 모든 엔티티를 스냅샷과 비교해서 수정된 엔티티를 찾는다.

     1. 수정된 엔티티는 수정 쿼리를 만들어 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다.
  2. 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 데이터베이스에 전송한다(등록, 수정, 삭제 쿼리)
• 영속성 컨텍스트를 플러시하는 3가지 방법

  • 직접 호출

    • 테스트나 다른 프레임워크와 JPA를 함께 사용할 때를 제외하고 거의 사용하지 않는다.
  • 트랜잭션 커밋 시 플러시 자동 호출

    • 트랜잭션 커밋하기 전에 꼭 플러시를 호출하여 변경된 내용을 데이터베이스에 반영해야 한다.
    • JPA는 트랜잭션을 커밋할 때 플러시를 자동으로 호출한다.
  • JPQL 쿼리 실행 시 플러시 자동 호출

    java

    em.persist(memberA);
    em.persist(memberB);
    em.persist(memberC);
    
    // 중간에 조회
    query = em.createQuery("select m from Member m", Member.class);
    List<Member> members = query.getResultList();

    • 아직 저장되지 않은 엔티티를 jpql로 조회하려 하는 경우 아직 플러시되지 않아 DB에서 조회되지 않는다.
    • JPA는 이런 문제를 예방하기 위해 JPQL을 실해할 때도 플러시를 자동 호출한다.
    • 참고로 find()는 식별자로 구분하기 때문에 플러시가 실행되지 않는다.

5.1. 플러시 모드 옵션#

• 엔티티 매니저에 플러시 모드를 직접 지정하려면 javax.persistence.FlushModeType 을 사용하면 된다.

  • FlushModeType.AUTO : 커밋이나 쿼리를 실행할 때 플러시(기본값)
  • FlushModeType.COMMIT : 커밋할 때만 플러시
• COMMIT 모든 성능 최적화를 위해 사용할 수 있다.
• em.setFlushMode(FlushModeType.COMMIT) 플러시 모드 직접 설장
• 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 것이 플러시다.

6. 준영속#

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

6.1. 엔티티를 준영속 상태로 전환: detach()#

• 특정 엔티티 하나를 준영속 상태로 만드는 메소드

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

    // 회원 엔티티 영속 상태
    em.persist(member);

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

    transaction.commit();   //트랜잭션 커밋
}

• 영속성 컨텍스트에게 해당 엔티티를 관리하지 말라고 하는 것이다.
• 메소드를 호출하는 순간 1차 캐시부터 쓰기 지연 SQL저장소까지 해당 엔티티를 관리하기 위한 모든 정보가 제거된다.
• 영속 상태였다가 더는 영속성 컨텍스트가 관리하지 않는 상태를 준영속 상태라 한다.

6.2. 영속성 컨텍스트 초기화: clear()#

• em.detach()가 특정 엔티티 하나를 준영속 상태로 만들었다면 em.clear()는 영속성 컨텍스트를 초기화 해 해당 영속성 컨텍스트의 모든 엔티티를 준영속 상태로 만든다.

6.3. 영속성 컨텍스트 종료: close()#

• em.close()를 통해 영속성 컨텍스트를 종료하면 해당 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티가 모두 준영속 상태가 된다.

6.4. 준영속 상태의 특징#

• 거의 비영속 상태에 가깝다

  • 1차 캐시, 쓰기 지연, 변경 감지, 지연 로딩을 포함한 영속성 컨텍스트가 제공하는 어떤 기능도 동작하지 않는다.
• 식별자 값을 가지고 있다.

  • 준영속 상태는 이미 한 번 영속 상태였으므로 반드시 식별자 값을 가지고 있다.
• 지연 로딩을 할 수 없다.

  • 지연 로딩 시 문제가 발생한다. -> 영속성 컨텍스트가 더는 관리하지 않기 때문

6.5. 병합: merge()#

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

// 사용 예
Member mergeMember = em.merge(member);

6.5.1. 준영속 병합#

1. merge()를 실행한다.
2. 파라미터로 넘어온 준영속 엔티티의 식별자 값으로 1차 캐시에서 엔티티를 조회한다.

   1. 만약 1차 캐시에 엔티티가 없으면 데이터베이스에서 엔티티를 조회하고 1차 캐시에 저장한다.
3. 조회한 영속 엔티티(mergeMember)에 member 엔티티의 값을 채워 넣는다

   1. member 엔티티의 모든 값을 mergeMember에 밀어넣는다.
   2. 이때 mergeMember의 "회원1"이라는 이름이 "회원명 변경"으로 바뀐다.
4. mergeMember를 반환한다.

6.5.2. 비영속 병합#

• 병합은 비영속 엔티티도 영속 상태로 만들 수 있다.
• 파라미터로 넘어온 엔티티의 식별자 값으로 영속성 컨텍스트를 조회하고 찾는 엔티티가 없으면 데이터베이스에서 조회한다.

  • 발견하지 못하면 새로운 엔티티를 생성해 병합한다.

7. 정리#