영속성 관리 (JPA 내부 구조)

Moon·2022년 8월 10일
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🎈 영속성 컨텍스트

"엔티티를 영구 저장하는 환경"

EntityManager.persist(entity);

✔️ 영속성 컨텍스트란?

영속성 컨텍스트는 논리적인 개념에 가깝기 때문에 눈에 보이지 않는다. 하나의 엔티티 매니저가 생성될 때 하나의 영속성 컨텍스트가 생성된다. 그리고 엔티티 매니저를 통해 영속성 컨텍스트에 접근할 수 있으며, 관리할 수 있다.


✔️ 엔티티 생명주기

엔티티에는 4가지 상태가 존재한다.


1) 비영속 (new/transient)

  • 영속성 컨텍스트와 전혀 관계 없는 상태

엔티티 객체를 생성하면 순수한 객체 상태인데 아직 저장하지 않았기 때문에 영속성 컨텍스트나 데이터베이스랑은 전혀 관련이 없다.

// 비영속
Member member = new Member();
member.setId(10L);
member.setName("Hello");

2) 영속 (managed)

  • 영속성 컨텍스트에 저장된 상태
// 영속 
em.persist(member);

영속 상태가 된다고 바로 DB에 저장되는 게 아니다. 트랜잭션을 커밋하는 시점에 영속성 컨텍스트에 있는 내용이 쿼리가 날라가고 DB에 저장된다.

3) 준영속 (detached)

  • 영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태
em.detach(member);

em.close()em.close()를 호출해서 영속성 컨텍스트를 닫거나 초기화해도 준영속 상태가 된다.

4) 삭제 (removed)

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


✔️ 영속성 컨텍스트의 특징

영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리하면 아래와 같은 장점이 있다. 이러한 이점이 영속성 컨텍스트가 필요한 이유이기도 하다.

  • 1차 캐시
  • 동일성 보장
  • 변경 감지 (Dirty Checking)
  • 지연 로딩 (Lazy Loading)

✅ 엔티티 조회

영속성 컨텍스트가 가지고 있는 내부 캐시를 1차 캐시라고 한다. 영속 상태의 엔티티는 모두 이 캐시에 저장된다.

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

// 엔티티를 영속
em.persist(member);

저장한 memeber 객체 자체가 값이 된다.

✅ 1차 캐시에서 조회

// 1차 캐시에 저장 
em.persist(member);

// 1차 캐시에서 조회
Member findMember = em.find(Member.class, "member1");

em.find()를 호출하면 JPA는 우선 영속성 컨텍스트의 1차 캐시에서 엔티티를 찾는다. member1은 1차 캐시에서 바로 조회할 수 있다.

✅ 데이터베이스에서 조회

em.find(Membmer.class, "member2")를 실행하면
영속성 컨텍스트 내의 1차캐시에 member2가 없으니 DB를 조회한다. DB에서 조회한 member2를 1차 캐시에 저장한 후 반환한다. 이후에 member2를 다시 조회하면 1차캐시에 있으니 바로 불러오기때문에 성능상 이점이 있다.

👉 하지만 EntityManager라는 건 보통 db 트랜잭션 단위로 만들고 트랜잭션이 종료되면 같이 종료된다. 고객의 요청이 들어와 비즈니스 로직이 들고 나면 영속성 컨텍스트도 지워지기 때문에 1차 캐시도 지워진다. 위에서 말하는 이점이라는 것은 굉장히 찰나의 순간동안 얻는 것이다. 애플리케이션 전체에서 공유하는 캐시는 2차 캐시이고 1차 캐시는 데이터베이스의 한 트랜잭션 안에서만 효과가 있기 때문이다. 그래도 비즈니스 로직이 복잡해지면 이런 부분들도 도움이 된다.

✅ 영속성 엔티티의 동일성 보장

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

System.out.println(a == b);	// 동일성 비교 ->  true 출력 

em.find()를 반복해서 호출하더라도 영속성 컨텍스트의 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스(member1)를 반환한다. 그렇기 때문에 a와 b는 같은 인스턴스이다.

💡 애플리케이션 차원에서 REPEATABLE READ 등급의 트랜잭션 격리 수준을 제공하기 때문에 반복해서 읽는 것이 가능하다.

✅ 엔티티 등록 - 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연

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

transaction.begin();

em.persist(memberA);
em.persist(memberB);

엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 전까지는 데이터베이스에 엔티티를 저장하지 않고 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 모아둔다.

transaction.commit();

커밋하는 순간에 모아뒀던 쿼리를 보내는데 이것을 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이라고 한다.

memberA를 영속화하면 영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 회원 엔티티를 저장하면서 동시에 회원 엔티티 정보로 INSERT 쿼리를 만든다. 만들어진 쿼리는 쓰기 지연 SQL 저장소에 보관된다.

이런 식으로 영속화 될 때마다 만들어진 쿼리는 트랜잭션의 커밋 시점 직전까지 저장소에 차곡차곡 쌓이게 된다. 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트를 플러시한다.

✅ 변경 감지

1차 캐시 안에는 @Id, Entity와 함께 스냅샷이라는 게 있다. JPA가 엔티티를 영속성 컨텍스트에 보관할 때, 최초 상태를 복사해서 저장해 두는 것인데 플러시 시점에 스냅샷과 엔티티를 비교해서 어떤 엔티티가 변경되었는지 찾는다.

변경 감지는 영속 상태의 엔티티에만 적용되기 때문에 비영속 상태나 준영속 상태의 엔티티는 값을 변경해도 데이터베이스에 반영되지 않는다.


✔️ 플러시

👉 flush() : 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영하는 것!

영속성 컨텍스트 내의 변경사항과 데이터베이스를 맞춰주는 작업이라고 할 수 있다.

🙂 위에서 트랜잭션을 커밋하면 플러시가 실행된다고 했는데 구체적으로는 아래와 같은 일이 순서대로 일어난다.

1) 변경 감지가 동작해서 영속성 컨텍스트 내 모든 엔티티를 스냅샷과 비교해서 수정된 엔티티를 찾는다.

2) 수정된 엔티티는 수정 쿼리를 만들어 쓰기 지연 SQL 저장소에 보관한다.

3) 저장소에 있는 쿼리를 데이터베이스에 전송한다. (등록, 수정, 삭제 쿼리)

✅ 영속성 컨텍스트를 플러시하는 방법

  • em.flush() 직접 호출
  • 트랜잭션 커밋 시 자동 호출
  • JPQL 쿼리 실행 시 자동 호출

사실 테스트를 진행하거나 다른 프레임워크를 사용하는 경우를 제외하고는 직접 호출할 일은 거의 없다.


참고 )
자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍 - 기본편 - 인프런 김영한님 강의
자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍 (김영한)

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