[JPA] 영속성 컨텍스트

 

 

영속성 컨텍스트

엔티티 매니저는 엔티티를 저장, 수정, 삭제, 조회하는 등 엔티티와 관련된 모든 일들을 처리한다.
영속성 컨텍스트는 데이터베이스와 코드 사이의 가상의 데이터베이스 역할을 한다.

1. 엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

엔티티 매니저 팩토리는 엔티티 매니저를 만드는 공장이며 스레드 세이프하게 설계되어 여러 스레드가 공유해서 사용하더라도 안전하게 사용할 수 있다.

 

엔티티 매니저는 보통 트랜잭션을 시작하면서 DB 커넥션 풀에서 DB 커넥션을 획득하며 스프링 프레임워크에서 JPA를 사용한다면 해당 컨테이너가 제공하는 데이터 소스를 사용한다.

2. 영속성 컨텍스트란?

엔티티 매니저를 통해 엔티티를 저장하거나 데이터베이스에서 엔티티를 조회하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다.

보통 영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저당 하나가 만들어진다.

3. 엔티티의 생명 주기

JPA에서 엔티티들은 4가지의 생명 주기를 가진다.

• 비영속 : 영속성 컨텍스트와 관련 없는 상태 (엔티티 매니저를 통해 관리받지 않는 엔티티)
• 영속 : 영속성 컨텍스트에 저장된 상태 (엔티티 매니저가 관리하는 엔티티)
• 준영속 : 영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태 (엔티티 매니저가 관리하지 않는 엔티티)
• 삭제 : 삭제된 상태

비영속

AuthEntity auth = new AuthEntity();
auth.setEmail("asd@naver.com");
auth.setPassword("1234");

엔티티 객체를 생성한 상태

하지만 엔티티 매니저를 통하여 저장하지 않았기 때문에 엔티티 매니저에 의해 관리되지 않는다.

영속성 컨텍스트에도 저장되어 있지 않다.

영속

AuthEntity auth = new AuthEntity();
auth.setEmail("asd@naver.com");
auth.setPassword("1234");

em.persist(auth); // entityManager

엔티티 매니저를 통해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장하였다.

JPA를 통해서 엔티티를 조회하여 가져온 엔티티도 영속성 컨텍스트에 저장되고 관리되는 영속 상태가 된다. (find(), JPQL)

준영속

em.detach(auth);
em.clear();
em.close();

영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 영속성 컨텍스트에서 분리시킨다.

영속성 컨텍스트를 초기화(clear()) 또는 종료(close())되면 모든 엔티티는 준영속 상태가 된다.

삭제

em.remove()

엔티티를 영속성 컨텍스트에서 삭제한다.

4. 영속성 컨텍스트의 특징

1. 영속성 컨텍스트와 식별자 값
   • 영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값(@Id로 매핑된 값)으로 구분한다.
   • 만약 이 식별자가 없다면 예외를 발생시킨다.
2. 영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장
   • JPA는 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트를 플러시하여 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영한다.
3. 영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리함으로써 생기는 이점
   • 1차 캐시, 동일성 보장, 쓰기 지연, 변경 감지, 지연 로딩

4.1 엔티티 조회

AuthEntity auth = new AuthEntity();
auth.setEmail("asd@naver.com");
auth.setPassword("1234");

// 1차 캐시에 저장 (데이터베이스에 저장되지 않는다.)
em.persist(auth); 

영속성 컨텍스트는 내부에 저장공간을 가진다. 이를 1차 캐시라고 한다.

persist() 메서드 실행 시 실제 데이터베이스에는 저장하지 않고 1차 캐시에 저장한다.

1차 캐시에서 조회

AuthEntity auth = em.find(AuthEntity.class, "asd@naver.com");

find() 메서드 실행 시 먼저 1차 캐시에서 식별자 값으로 엔티티를 찾는다. 만약 찾는 엔티티가 있다면 메모리에 있는 1차 캐시에서 엔티티를 가져온다.

데이터베이스에서 조회

만약 찾는 엔티티가 1차 캐시에 없다면 엔티티 매니저는 데이터베이스를 조회하여 엔티티를 생성한다. (이 생성은 새롭게 인스턴스를 생성한다는 의미다.)

그리고 이 인스턴스를 1차 캐시에서 저장하고 영속 상태의 엔티티를 반환한다.

영속 엔티티의 동일성 보장

AuthEntity auth1 = em.find(AuthEntity.class, "asd@naver.com");
AuthEntity auth2 = em.find(AuthEntity.class, "asd@naver.com");

// 동일성 비교 (객체 내부값이 아닌 주소값 비교)
System.out.println(auth1 == auth2);

엔티티 매니저를 통해서 두 번 조회하더라도 영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환하기 때문에 위의 결과는 true가 된다.

따라서 영속성 컨텍스트는 1차 캐시를 통해 성능상의 이점과 엔티티의 동일성도 보장한다.

4.2 엔티티 등록

EntityManager em = emf.createEntityManager();
EntityTransaction transaction = em.getTransaction();
// 데이터 변경시 트랜잭션을 시작해야한다.
transaction.begin();

em.persist(auth1);
em.persist(auth2);
// 아직 INSERT 하지 않는다.

// 커밋하는 순간 INSERT한다.
transaction.commit();

엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 전까지 데이터베이스에 엔티티를 실제로 저장하지 않고 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 저장한다.

트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 쿼리들을 데이터베이스에 보내는데 이것을 트랜잭션을 지원하는 쓰기지연(transactional write-behind) 이라 한다.

데이터베이스는 커밋을 하지 않으면 아무 소용 없이 롤백되기 때문에 커밋 직전에만 실제 SQL을 실행하면 된다.

따라서 SQL을 한번에 보내 성능을 최적화할 수 있다.

4.3 엔티티 수정

변경 감지 (dirty checking)

EntityManager em = emf.createEntityManager();
EntityTransaction transaction = em.getTransaction();
// 데이터 변경시 트랜잭션을 시작해야한다.
transaction.begin();

AuthEntity auth = em.find(AuthEntity.class, "asd@naver.com");

// 수정
auth.setPassword("5677");

// em.update(auth) 이런 코드는 없다 왜 없을까?

// 커밋하는 순간 INSERT한다.
transaction.commit();

JPA에서 엔티티를 수정할 때는 단순히 영속 상태의 엔티티를 수정하면 된다.

🙌 엔티티의 데이터만 변경하는데 어떻게 데이터베이스에 수정되는 걸까?

엔티티의 변경 사항을 데이터베이스에 자동으로 UPDATE 하는 기능을 변경 감지 (dirty checking)이라 한다.

JPA는 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장할 때의 상태를 복사하여 스냅샷을 저장해둔다.

그리고 플러시 시점에 스냅샷과 엔티티를 비교하여 변경된 엔티티를 찾고 해당 엔티티에 대해서 UPDATE 쿼리를 날린다.

변경감지 UPDATE SQL

JPA는 수정 SQL을 모든 컬럼에 대하여 생성한다.

1. 모든 필드를 사용하여 수정 쿼리를 만들면 모든 쿼리가 항상 같기 때문에 미리 생성해두고 재사용할 수 있다.
2. 데이터베이스에 동일한 쿼리를 보내면 데이터베이스는 이전에 한 번 파싱된 쿼리를 재사용할 수 있다.

만약 컬럼이 많거나 저장되는 내용이 많다면 아래의 어노테이션을 통해 동적으로 UPDATE 쿼리를 날릴 수 있다.

@org.hibernate.annotations.DynamicUpdate
public class AuthEntity

4.4 엔티티 삭제

AuthEntity auth = em.find(AuthEntity.class, "asd@naver.com");

등록과 동일하게 삭제 쿼리도 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록되고 플러시(flush())가 호출되면 데이터베이스에 반영된다.

5. 플러시

플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용들을 데이터베이스에 반영한다.

1. 변경 감지를 통해 영속성 컨테스트에 있는 엔티티들을 스냅샷과 비교하여 수정된 엔티티를 찾는다.
   • 등록, 삭제와 마찬가지로 수정 쿼리를 생성하여 쓰기 지연 SQL 저장소에 담는다.
2. 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 데이터베이스에 전송한다.

플러시 방법

1. em.flsuh()를 호출한다. (강제 플러시)
2. 트랜잭션이 커밋되면 JPA에서 자동으로 플러시를 호출한다.
3. JPQL 쿼리 실행 시 플러시가 자동으로 호출된다.

직접 호출

엔티티 매니저의 flsuh() 메서드를 직접 호출해서 강제로 영속성 컨텍스트를 플러시한다.

트랜잭션 커밋 시 플러시 자동 호출

트랜잭션을 커밋하기 전에 반드시 플러시를 호출하여 영속성 컨텍스트의 변경 사항을 데이터베이스에 반영해야 한다.

JPA에서는 자동으로 플러시를 호출해준다.

JPQL 쿼리 실행 시 플러시 자동 호출

JPQL이나 Criteria 같은 객체지향 쿼리를 호출할 때도 플러시가 자동으로 호출된다.

🙌 왜 JPQL 쿼리를 실행할 때 플러시가 자동으로 호출되는 것일까?

JPQL은 SQL로 변환되어 실제 데이터베이스에서 엔티티를 조회하여 가져온다.

영속성 컨텍스트에 저장된 내용이 실제 데이터베이스에 반영되지 않은 상태에서 조회한다면 이 엔티티들은 실제 데이터베이스에 없으므로 SQL 쿼리의 조회 결과에 포함되지 않는다.

따라서 JPA에서는 JPQL을 실행하기 전에 영속성 컨텍스트의 변경 사항을 실제 데이터베이스에 반영하기 위해 플러시를 호출한다.

요약

• 엔티티 매니저는 엔티티 매니저 팩토리를 통해 생성되며 엔티티 매니저 팩토리는 스레드 세이프하게 설계되어 여러 스레드가 동시에 접근해도 안전하다.
• 엔티티 매니저는 엔티티에 대해서 저장, 삭제, 조회 등과 같은 작업을 수행한다.
• 영속성 컨텍스트는 개발자에게 가상의 데이터베이스의 역할을 하며 다양한 이점을 가져다 준다.
  • 1차 캐시, 동일성 보장, 쓰기 지연, 변경 감지, 지연 조회 등의 기능을 사용할 수 있다.
• 영속성 컨텍스트는 변경 사항을 커밋하기 직전까지 미뤄두었다가 커밋하기 직전에 플러시를 통해 실제 데이터베이스에 반영한다.