[JAVA] JPA 영속성 관리 (3) - 영속성 컨텍스트의 특징과 장점

★  영속성 컨텍스트의 특징

 

☆ 영속성 컨텍스트와 식별자 값

1. 식별자 값 : @Id로 테이블의 기본 키와 매핑한 값

2. 영속성  상태는 식별자 값이 반드시 있어야 한다. 식별자 값이 없으면 예외가 발생한다.

 

☆ 영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장

1. 플러시(flush) : 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터 베이스에 반영하는 것

2. JPA는 트랜젝션을 커밋하는 순간 플러시한다.

 

☆ 영속성 컨텍스트가 엔티티 관리하면 생기는 장점

 

1. 1차 캐시

2. 동일성 보장

3. 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연

4. 변경 감지

5. 지연 로딩

 

☆ 1차 캐시

1. 영속성 컨텍스트가 내부에 캐시를 가지고 있는것이다.

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

// 엔티티를 영속
em.persist(member);

이 코드를 실행하면 1차 캐시에 회원 엔티티를 저장한다.

 

2. 1차 캐시의 키는 식별자 값이다. 

   식별자 값은 데이터베이스 기본 키와 매핑되어 있다.

   따라서, 영속성 컨텍스트에 데이터를 저장하고 조회하는 모든 기준은 데이터베이스 기본 키 값이다.

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

//EntityManager.find() 메소드 정의
public <T> find(Class<T>entityClass,Object primaryKey); 
// 첫번째 파라미터는 엔티티 클래스의 타입, 두번째 파라미터는 조회할 엔티티의 식별자 값

1차 캐시에 찾고 있는 엔티티가 없다면 데이터베이스에서 조회한다.

 

3. 1차 캐시에서 조회하는 방법

Memeber 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");

4. 1차 캐시에 없어서 데이터베이스에서 조회하는 방법

 

em.find()를 호출했는데 데이터 없음 → DB를 조회해서 엔티티 생성 → 1차 캐시에 저장 → 영속 상태의 엔티티 반환

em.find(Member.class, "member2") // 1. member2 실행

// 2. member 2가 1차 캐시에 없으므로 DB에서 조회
// 3. 조회한 데이터로 member 2 생성 후, 1차 캐시에 저장
// 4. 조회한 데이터 반환

 

☆ 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

em.find(Member.class, "member1"); 를 반복해서 호출해도

영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환한다.

 

따라서 system.out.println(a==b); 는 참을 반환한다.

영속성 컨텍스트는 성능상 이점과 엔티티의 동일성을 보장한다.

 

 

☆ 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연

 

- 쓰기 지연 ( transactional write-behind) 이란?

  트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 쿼리를 데이터에 보내는 것을 말한다. 

  엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 직전까지

  데이터베이스에 엔티티를 저장하지 않고, 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 차곡차곡 모아둔다.

  그리고 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 쿼리를 데이터에 보낸다.

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

//엔티티 매니저는 데이터 변경 시 트랜잭션을 시작해야 한다.
transaction.begin(); // [트랜잭션]시작

em.persist(numberA);
em.persist(numberB);
// 여기까지 INSERT SQL을 데이터베이스에 보내지 않는다.

// 커밋하는 순간 데이터베이스에 INSERT SQL을 보낸다.
transaction.commit(); // [트랜잭션] 커밋

begin(); // 트랜잭션 시작

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

commit(); //트랜잭션 커밋

CASE 1. 데이터를 저장하는 즉시 등록 쿼리를 데이터베이스에 보낸다.

             sava()메소드를 호출할 때마다 즉시 데이터베이스에 등록 쿼리를 보낸다. 

             그리고 마지막에 트랜잭션을 커밋한다.

 

CASE 2. 데이터를 저장하면 등록 쿼리를 데이터베이스에 보내지 않고 메모리에 모아둔다.

             그리고 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 등록 쿼리를 데이터베이스에 보낸 후에 커밋한다.

 

CASE 1, CASE 2 둘 다 결과는 같다.

두  CASE 모두 어떻게든 커밋 직전에만 데이터 베이스에 SQL을 전달하면 된다.

이것이 쓰기 지연이 가능한 이유다. 

이 기능을 잘 활용하면 모아둔 등록 쿼리를 데이터베이스에 한 번에 전달해서 성능을 최적화 할 수 있다. 

 

☆ 변경 감지

변경 감지는 엔티티의 변경사항을 데이터베이스에 자동으로 반영하는 기능을 말한다.

 

<SQL 수정쿼리의 문제점>

UPDATE MEMBER
SET
   NAME = ?
   AGE = ?
WHERE
   id = ?

회원의 이름과 나이를 변경하는 기능을 개발했다. 

UPDATE MEMBER
SET
   GRADE=?
WHERE
   id =?

회원의 등급을 변경하는 기능이 추가되어서 회원의 등급을 변경하는 수정 쿼리를 추가로 작성한다.

 

UPDATE MEMBER
SET
   NAME = ?
   AGE = ?
   GRADE=?
WHERE
   id = ?

 

이렇게 합쳐도 된다.

 

실수로 등급 정보를 입력하지 않거나 나이와 이름을 입력하지 않을 수 있다. 

그러면 수정 쿼리를 계속 추가해줘야한다.

이런 문제점은 수정 쿼리가 많아지고, 비즈니스 로직을 분석하기 위해 SQL을 계속 확인해야한다.

직간접적으로 비즈니스 로직이 SQL에 의존하게 된다. 

 

JPA는 변경 감지를 통해 엔티티를 수정한다.

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);

transaction.commit(); // [트랜잭션] 커밋

em.update()를 사용할 것 같지만 이런 것은 존재하지 않는다. 

 

JPA는 엔티티를 영속성 컨텍스트에 보관할 때, 최초 상태를 복사해서 저장해두는 것을 스냅샷이라고 한다.그 다음, 플러시 시점에서 스냅샷과 엔티티를 비교하여 변경된 엔티티를 찾는다.

 

1. 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저 내부에서 먼저 플러시(flush())가 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. 

 

그리고 변경감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용한다.

 

UPDATE MEMBER
SET
   NAME = ?
   AGE = ?
   GRADE=?
   ...
WHERE
   id = ?

JPA의 기본 전략은 위의 처럼 엔티티의 모든 필드를 업데이트한다.이러면 데이터 베이스에 보내는 데이터 전송량이 증가하지만 장점이 있다.

 

1. 모든 필드를 사용하면 수정 쿼리가 항상 같다.   까라서 애플리케이션 로딩 시점에서 수정 쿼리를 미리 생성해두고 재사용할 수 있다.

 

2. 데이터베이스에 동일한 쿼리를 보내면 데이터베이스는 이전에 한 번 파싱된 쿼리를 재사용할 수 있다.