3장. 영속성 관리

(1) 엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

데이터베이스를 하나만 사용하는 어플리케이션은 일반적으로 EntityManagerFactory를 하나만 생성한다.

 

EntityManagerFactory 를 얻기

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

• 만드는 비용이 많이 든다
• 한 개만 만들어서 애플리케이션 전체에서 공유하도록 설계되어있다.
• 여러 스레드가 동시에 접근해도 안전, 서로 다른 스레드 간 공유 가능
• 하이버네이트를 포함한 JPA 구현체들은 EntityManagerFactory 생성 시 커넥션 풀도 만든다.

 

EntityManager 생성

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

• 여러 스레드가 동시에 접근하면 동시성 문제 발생 => 스레드간 절대 공유하면 안된다
• 데이터베이스 연결이 필요한 시점까지 커넥션을 얻지 않는다. (트랜잭션 시작 시 커넥션 획득)

 

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(2) 영속성 컨텍스트란

영속성 컨텍스트

JPA를 이해하는데 가장 중요한 용어, 엔티티를 영구 저장하는 환경이라는 뜻

엔티티 매니저로 엔티티를 저장하거나 조회하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다.

이것은 논리적인 개념에 가깝고, 눈에 보이지 않는다.

 

영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저를 생성할 때 하나 만들어진다.

엔티티 매니저를 통해 영속성 컨텍스트에 접근하고 관리할 수 있다.

 

관련 코드

em.persist(member);

 

지금까지는 단순하게 회원 엔티티를 저장한다고 표현해왔다

정확하게는 엔티티 매니저를 사용해서 회원 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다

 

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(3) 엔티티의 생명주기

엔티티의 4가지 상태

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

 

생명 주기

비영속

• 엔티티 객체를 생성하면 순수한 객체 상태이며 아직 저장되지 않은 상태이다.
• 영속성 컨텍스트나 데이터베이스와 상관이 없다.

// 객체를 생성한 상태(비영속)
Member member = new Member();
member.setId(100L);
member.setUsername("회원1");

 

em.persist() 호출 전, 비영속 상태

 

영속

• 엔티티 매니저를 통해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한 상태
• 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티를 영속 상태라 한다.
• 회원 엔티티 : 비영속 상태 => 영속 상태
• em.find()나 JPQL 을 사용해서 조회한 엔티티도 영속 상태이다

// 객체를 저장한 상태(영속)
em.persist(member);

 

em.persist() 호출 후, 영속상태

 

준영속

• 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으면 준영속 상태
• em.detach() 를 호출하여 특정 엔티티를 준영속 상태로 만들 수 있다.
• em.close() 로 영속성 컨텍스트를 닫거나, em.clear()를 호출해서 영속성 컨텍스트를 초기화해도 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티는 준영속 상태가 된다.

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

 

 

삭제

엔티티를 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제

// 객체를 삭제한 상태(삭제)
em.remove(member);

 

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(4) 영속성 컨텍스트의 특징

1. 영속성 컨텍스트와 식별자 값

• 엔티티를 식별자 값(@id로 테이블의 기본 키와 매핑한 값)으로 구분
• 영속 상태는 식별자 값이 반드시 있어야 한다.
• 식별자 값이 없으면 예외 발생.

2. 영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장

• 플러시(flush) : JPA는 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영한다.

3.영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리하는 것의 장점

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

 

엔티티 조회

• 영속성 컨텍스트는 내부에 캐시를 가지고 있음 => 1차 캐시
• 영속 상태의 엔티티는 모두 이곳에 저장된다.

영속성 컨텍스트 내부에 Map이 하나 있다.

키는 @Id 로 매핑한 식별자, 값은 엔티티 인스턴스를 갖는다.

// 엔티티를 생성한 상태(비영속)
Member member = new Member();
member.setId(100L);
member.setUsername("회원1");

// 엔티티 영속
em.persist(member);

• 1차 캐시의 Key는 식별자 값. 이 값은 데이터베이스의 기본 키와 매핑된다.
• 영속성 컨텍스트에 데이터를 저장하고 조회하는 모든 기준은 데이터베이스의 기본 키 값이다.
• 이 상태에서 회원 엔티티는 아직 데이터베이스에 저장되지 않았다.

Member member = em.find(Member.class, 100L);

 

중요한 부분

em.find() 호출 -> 가장 먼저 1차 캐시에서 식별자 값으로 엔티티를 조회한다.

엔티티가 1차 캐시에 있으면 데이터베이스를 조회하지 않고, 없으면 데이터베이스에서 조회한다.

 

1차 캐시에 있는 엔티티 조회

Member member = new Member();
member.setId(100L);
member.setUsername("회원1");

// 1차 캐시에 저장됨
em.persist(member);

// 1차 캐시에서 조회
Member findMember = em.find(Member.class, 100L);

 

데이터베이스에서 조회

• 엔티티가 1차 캐시에 없으면 엔티티 매니저는 데이터베이스를 조회해서 엔티티를 생성.
• 1차 캐시에 저장한 후에 영속 상태의 엔티티를 반환.

1. em.find(Member.class, 200L)를 실행
2. member2가 1차 캐시에 없으므로 데이터베이스에서 조회
3. 조회한 데이터로 member2 엔티티를 생성해서 1차 캐시에 저장한다.(영속상태)
4. 조회한 영속 상태의 엔티티를 반환한다

 

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, 결과는 true

둘은 같은 인스턴스이다.

영속성 컨텍스트는 성능상 이점과 엔티티의 동일성을 보장한다.

• 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.

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

 

엔티티 등록

엔티티 등록 코드

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 데이터베이스의 엔티티를 저장하지 않는다.
• 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 차곡차곡 모아둔다.
• 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 쿼리를 데이터베이스에 보낸다. -> 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연

 

쓰기 지연, 회원 A 영속

 

쓰기 지연, 회원 B 영속

 

트랜잭션 커밋, 플러시, 동기화

1. 트랜잭션을 커밋한다.
2. 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트를 플러시한다.

플러시 : 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 작업. 이때 등록, 수정, 삭제한 엔티티를 데이터베이스에 반영한다.

즉, 쓰기 지연 SQL 저장소에 모인 쿼리를 데이터베이스에 보낸다.

      3. 실제 데이터베이스 트랜잭션을 커밋한다.

 

트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이 가능한 이유

1. 쿼리를 그때 그때 데이터베이스에 전달하는 경우
2. 쿼리를 모아놓고 한 번에 전달하는 경우

=> 두 가지 경우 모두 트랜잭션이 커밋되어야 저장되고, 롤백 시 저장되지 않는다.

즉, 어떻게든 커밋 직전에만 데이터베이스에 SQL을 전달하면 되기 때문이다.

 

엔티티 수정

• JPA는 엔티티를 수정할 때는 단순히 엔티티를 조회해서 데이터만 변경하면 된다.
• update() 라는 메소드는 없다.
• 변경 감지(dirty checking) 기능을 사용해서 데이터베이스에 자동으로 반영한다.

 

변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용된다.

 

플러시 시점에 스냅샷과 엔티티를 비교해서 변경된 엔티티를 찾는다.

 

스냅샷 : JPA에서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 보관할 때, 최초 상태를 복사해서 저장해둔것

수정 순서

1. 트랜잭션 커밋 -> 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.

 

업데이트 기본 전략

JPA 기본 전략은 엔티티의 모든 필드를 업데이트한다.

장점

1. 수정 쿼리가 항상 같다. 따라서 애플리케이션 로딩 시점에 수정 쿼리를 미리 생성해두고 재사용할 수 있다.
2. 데이터베이스에 동일한 쿼리를 보내면 데이터베이스는 이전에 한 번 파싱된 쿼리를 재사용할 수 있다.

단점

1. 데이터베이스에 보내는 데이터 전송량이 증가한다.

 

필드가 많거나 저장되는 내용이 큰 경우

하이버네이트 확장 기능을 사용한다.

@Entity
@org.hibernate.annotation.DynamicUpdate // 수정된 데이터만 사용해서 동적으로 UPDATE SQL 생성
//@DynamicInsert : 데이터 저장 시 데이터가 존재하는(null 이 아닌) 필드만으로 INSERT SQL 을 동적으로 생성할 수 있다.
@Table(name = "Member")
public class Member {...}

수정된 데이터만 사용해서 동적으로 UPDATE SQL 을 생성하는 전략을 선택하면 된다.

상황에 따라 다르지만 컬럼이 대략 30개 이상이 되면 기본 방법인 정적 수정 쿼리보다 @DynamicUpdate를 사용한 동적 수정 쿼리가 빠르다고 한다.

그러나 한 테이블에 컬럼이 30개 이상이 된다는 것은 테이블 설계상 책임이 적절히 분리되지 않았을 가능성이 높다..

 

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 제거 -> 이후 재사용하지 말고 자연스럽게 가비지 컬렉션의 대상이 되도록 두는 것이 좋다.

 

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(5) 플러시

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

 

플러시 실행

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

 

영속성 컨텍스트를 플러시하는 3가지 방법

1. em.flush()를 직접 호출

• 테스트나 다른 프레임워크와 JPA를 함께 사용할 때를 제외하고 거의 사용하지 않음.

2. 트랜잭션 커밋 시 플러시가 자동 호출

• 트랜잭션 커밋하기 전에 꼭 플러시를 호출하여 변경된 내용을 데이터베이스에 반영해야 한다.
• JPA는 트랜잭션을 커밋할 때 플러시를 자동으로 호출한다.

3. JPQL 쿼리 실행 시 플러시가 자동 호출

em.persist(memberA);
em.persist(memberB);
em.persist(memberC);
// 아직 memberA, memberB, memberC 는 데이터베이스에 없고, 영속성 컨텍스트에만 저장되어 있다.

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

• JPQL을 실행하기 직전에 영속성 컨텍스트를 플러시해서 변경 내용을 데이터베이스에 반영한다.
• 그렇지 않으면 memberA, memberB, memberC 는 데이터베이스에 없어서 쿼리 결과로 조회가 되지 않는 문제가 발생하기 때문이다.

참고로 식별자를 기준으로 조회하는 find() 메소드를 호출할 때는 플러시가 실행되지 않는다.

 

플러시 모드 옵션

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

• 플러시 모드를 별도로 설정하지 않으면 AUTO 동작한다. (대부분 AUTO 기본 설정을 그대로 사용)
  
  • FlushModeType.AUTO : 커밋이나 쿼리를 실행할 때 플러시(기본값)
  • FlushModeType.COMMIT : 커밋할 때만 플러시

ex) em.setFlushMode(FlushModeType.COMMIT); // 플러시 모드 직접 설정

 

중요

• 플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화.
• 영속성 컨텍스트에 보관된 엔티티를 지우는 것이 아님 !!

 

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(6) 준영속

영속 -> 준영속

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

따라서 준영속 상태의 엔티티는 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능을 사용할 수 없다.

 

준영속 상태를 만드는 방법 3가지

1. em.detach(entity) : 특정 엔티티만 준영속 상태로 전환
2. em.clear() : 영속성 컨텍스트를 완전히 초기화
3. em.close() : 영속성 컨텍스트를 종료

 

엔티티를 준영속 상태로 전환 : detach()

: 특정 엔티티 하나를 준영속 상태로 만드는 메소드

public void 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
}

• em.detach(member)
• 해당 엔티티를 관리하지 말라고 하는 것
• 메소드를 호출하는 순간 1차 캐시부터 쓰기 지연 SQL저장소까지 해당 엔티티를 관리하기 위한 모든 정보가 제거된다.

 

요약

• 영속 상태 : 영속성 컨텍스트로부터 관리되는 상태
• 준영속 상태 : 영속성 컨텍스트로부터 분리된 상태

 

영속성 컨텍스트를 초기화 : clear()

: 영속성 컨텍스트를 초기화해서 해당 영속성 컨텍스트의 모든 엔티티를 준영속 상태로 만든다.

//엔티티 조회, 영속 상태
Member member = em.find(Member.class, "memberA");

em.clear();     //영속성 컨텍스트 초기화

//준영속 상태
member.setUsername("changeName");

 

영속성 컨텍스트 초기화 전

 

영속성 컨텍스트 초기화 후

 

memberA 와 memberB 는 준영속 상태가 된다. -> 변경감지 동작 X

 

 

영속성 컨텍스트 종료 : close()

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

public void closeEntityManager() {

    EntityManagerFactory emf =
        Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");

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

    transaction.begin();    // [트랜잭션] - 시작

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

    transaction.commit();   // [트랜잭션] = 커밋

    em.close();     // 영속성 컨텍스트 닫기(종료)
}

 

영속성 컨텍스트 제거 전

 

영속성 컨텍스트 제거 후

 

영속성 컨텍스트에서 더 이상 memberA, memberB 를 관리하지 않는다. -> 준영속 상태

 

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

 

지연 로딩 : 실제 객체 대신 프록시 객체를 로딩해두고 해당 객체를 실제로 사용할 때 영속성 컨텍스트를 통해 데이터를 불러오는 방법

 

 

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.

// merge() 메소드 정의
public <T> T merge(T entity);

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

 

준영속 병합

1. merge()를 실행한다.

2. 파라미터로 넘어온 준영속 엔티티의 식별자 값으로 1차 캐시에서 엔티티를 조회한다.

3. 만약 1차 캐시에 엔티티가 없으면 데이터베이스에서 엔티티를 조회하고 1차 캐시에 저장한다.

4. 조회한 영속 엔티티(mergeMember) 에 member의 값을 채워 넣는다.

member 엔티티의 모든 값을 mergeMember에 밀어 넣는다.

이때, mergeMember의 "회원1" 이라는 이름이 "회원명 변경"으로 바뀐다.

-> member.setName("회원명 변경") 을 실행한 상태

5. mergeMember를 반환한다.

member 는 여전히 준영속 상태지만, mergeMember가 영속 상태인 채로 남아있다. -> 서로 다른 인스턴스

따라서 준영속 상태인 member는 이제 사용할 필요가 없으므로 영속 엔티티를 참조하도록 변경하는 것이 안전하다.

// Member mergeMember = em.merge(member); // 아래 코드로 변경
member = em.merge(member);

 

비영속 병합

병합은 비영속 엔티티도 영속 상태로 만들 수 있다.

Member member = new Member();
Member newMember = em.merge(member);    //비영속 병합
tx.commit();

1. 파라미터로 넘어온 엔티티의 식별자 값으로 영속성 컨텍스트를 조회한다.
2. 엔티티가 없으면 데이터베이스에서 조회한다.
3. 데이터베이스에서도 발견하지 못하면 새로운 엔티티를 생성해서 병합한다.

• 병합은 준영속, 비영속을 신경쓰지 않는다.
• 식별자 값으로 엔티티를 조회할 수 있으면 불러서 병합, 조회할 수 없으면 새로 생성해서 병합
• 병합은 save or update 기능을 수행한다.

 

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(7) 트랜잭션 범위의 영속성 컨텍스트

스프링 컨테이너의 기본 전략

 

@Transaction 어노테이션, 트랜잭션 AOP

 

트랜잭션이 같으면 같은 영속성 컨텍스트 사용

 

트랜잭션이 다르면 다른 영속성 컨텍스트를 사용

 

 

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(8) 정리

1. 엔티티 매니저는 엔티티 매니저 팩토리에서 생성된다.

• 자바를 직접 다루는 J2SE 환경에서는 엔티티 매니저를 만들면 그 내부에 영속성 컨텍스트도 함께 만들어진다.
• 이 영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저를 통해 접근할 수 있다.

2. 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.

3. 영속성 컨텍스트에 저장한 엔티티는 플러시 시점에 데이터베이스에 반영된다.

• 일반적으로 트랜잭션을 커밋할 때 영속성 컨텍스트가 플러시된다.

4. 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티를 영속 상태의 엔티티라고 한다.

• 영속성 컨텍스트가 해당 엔티티를 더 이상 관리하지 못하면 그 엔티티는 준영속 상태의 엔티티라한다.
• 준영속 상태의 엔티티는 영속성 컨텍스트의 관리를 받지 못해 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능들을 사용할 수 없다.

=> 엔티티 매니저와 영속성 컨텍스트와 관련하여 매핑한 엔티티를 실제로 사용하는 동적인 부분에 대해 학습하였다.

 

다음 장 부터는 엔티티와 테이블을 매핑하는, 설계에 해당하는 정적인 부분에 대한 내용을 정리할 것이다 !