🧑🏻‍💻JPA(Java Persistence API)

1. JPA란?
2. SQL 중심 개발의 문제점
3. JPA(Java Persistence API) 사용이유

1. JPA란?

JPA는 자바 진영의 ORM(Object-relational mapping)기술 표준으로 인터페이스의 모음이다. ORM은 객체는 객체대로 관계형 데이터베이스는 관계형 데이터베이스대로 설계하여 ORM 프레임워크가 중간에서 그 둘을 매핑해주는 것이다. Spring Boot와 같이 웹서버 개발 용도로 사용하는 Node Express에서는 Sequelize가 ORM인 셈이다.

JPA는 애플리케이션과 JDBC사이에서 동작한다. JDBC(Java Database Connectivity)는 자바에서 데이터베이스에 접속할 수 있도록 하는 자바 API이다.

위에서 JPA는 인터페이스의 모음이라고 표현했다. JPA 2.1 표준 명세를 구현한 3가지 구현체로는 Hibernate, EclipseLink, DataNucleus가 있다.

2. SQL 중심 개발의 문제점

JPA를 사용하는 이유로는 여러가지가 있다.

1. 무한 반복, 지루한 코드

SQL 중심적인 개발을 할 경우 코드가 무한 반복, 지루한 코드가 될 수 있다. 다음 예시를 보자!

public class Member{
	private String memberId;
	private String name;
}

회원에 관한 클래스가 있다. 회원 객체를 생성하고 디비에 저장 및 수정, 조회, 삭제를 하기 위해선 쿼리문이 계속해서 반복될 것이고 개발자는 수많은 쿼리문을 반복 작성해야 되기 때문에 상당히 귀찮고 피곤할 것이다...😮‍💨

INSERT INTO MEMBER(MEMBER_ID, NAME) VALUES 
SELECT MEMBER_ID, NAME FROM MEMBER M
UPDATE MEMBER SET ...

2. 객체 지향과 관계형 데이터베이스 간의 패러다임 불일치

패러다임이 다른 두 가지를 가지고 억지로 매핑하기 때문에 여러 가지 문제가 발생한다. Object를 RDB에 넣으려고 하니까 문제가 발생한다.
하지만, RDB가 인식할 수 있는 것은 SQL뿐이기 때문에 결국, Object를 SQL로 짜야한다. 개발자가 SQL매퍼가 되어 수많은 SQL 작업을 하게 되는 문제가 발생하는 것이다.

3. 객체(Object)와 관계형 데이터베이스(RDB)의 차이

객체에는 상속관계가 존재하지만 RDB에는 상속관계가 존재하지 않는다.
다만 슈퍼타입과 서브타입이 존재할 뿐이다.

위 다이어그램을 통해 예를 들자면 ALBUM을 조회하기 위해선 ITEM과 ALBUM을 JOIN해서 조회해야 한다. 또한 생성하기 위해선 각각의 객체를 생성하고 모든 필드값을 세팅한다.Item과 Album 각각 모든 필드값을 세팅한다. MOVIE, BOOK에 대한 CRUD 로직을 실행하기 위해서도 똑같은 복잡하고 반복되는 과정이 계속될 것이다....😵‍💫

4. 객체 그래프 탐색문제

객체는 자유롭게 객체 그래프를 탐색할 수 있어야 한다.

하지만, 서비스 로직에서 RDB와 연결된 데이터를 탐색할 때 객체 그래프를 탐색할 수 없다.
처음 실행하는 SQL에 따라 탐색 범위가 결정되기 때문이다.

class Member { 
    String id;        // MEMBER_ID 컬럼 사용 
    Team team;        // 참조로 연관관계를 맺는다. //** 
    String username;  // USERNAME 컬럼 사용 
                     
    Team getTeam() { 
        return team; 
    } 
}

class Team { 
    Long id;         // TEAM_ID PK 사용 
    String name;     // NAME 컬럼 사용 
}

처음 SQL에서 Member와 Team을 가져왔다고 하면, Order는 가져오지 않았기 때문에 
member.getOrder(); 은 null 값이 발생하는 것이다.

SELECT M.*, T.* FROM MEMBER M
JOIN TEAM T ON M.TEAM_ID = T.TEAM_ID

member.getTeam(); //OK 
member.getOrder(); //null

5. 엔티티 신뢰문제

class MemberService {
...
  public void process() {
      Member member = memberDAO.find(memberId);
      member.getTeam(); //???
      member.getOrder().getDelivery(); // ???
  }
}

DAO에서 직접 어떤 쿼리를 날렸는지 확인하지 않는 이상, 알 수가 없다. 진정한 의미의 계층 분할이 어렵다.

정리해보면 객체답게 모델링 할수록 매핑 작업만 늘어난다.
객체를 자바 컬렉션에 저장 하듯이 DB에 저장할 수는 없을까? 라는 생각으로 나온 결과가 JPA(Java Persistence API)인 것이다!

3. JPA(Java Persistence API) 사용이유

1. SQL 중심적인 개발에서 객체 중심으로 개발

위에서 SQL 중심으로 개발했을 때의 여러가지 문제점을 보았다 JPA는 객체 중심으로 개발할 수 있도록 해준다.

2. 생산성

SQL 중심에서 개발할 경우 수 많은 SQL문을 작성해야 했다 하지만 JPA 사용시

• 저장: jpa.persist(member)
• 조회: Member member = jpa.find(memberId)
• 수정: member.setName(“변경할 이름”)
• 삭제: jpa.remove(member)

위와 같이 간단한 코드로 CRUD를 처리할 수 있다.

3. 유지보수

기존에 필드 변경시 모든 SQL문을 수정해야 했다. 하지만 JPA사용시 필드만 추가하면 되고, SQL은 JPA가 처리한다.

4. JPA와 패러다임의 불일치 해결

• 1.JPA와 상속
  
  다이어그램에서 ALBUM 저장시 아래와 같이 간단한 작성으로 처리할 수 있다.
  
  

• 2.JPA와 연관관계
  
  객체의 참조로 연관관계 저장이 가능하다.
  
  

• 3.JPA와 객체 그래프 탐색
  
  객체 그래프를 완전히 자유롭게 탐색할 수 있게 된다.
  지연 로딩 전략(Lazy Loading) 사용할수 있다.
  관련된 객체를 사용하는 그 시점에 SELECT Query를 날려서 객체를 가져오는 전략이다.
  
  

• 4.JPA와 비교하기
  
  동일한 트랜잭션에서 조회한 엔티티는 같음을 보장한다.

  String memberId = "100"; 
  Member member1 = jpa.find(Member.class, memberId); // DB에서 가져옴 
  Member member2 = jpa.find(Member.class, memberId); // 1차 캐시에서 가져옴
  member1 == member2; //같다.

5. JPA의 성능 최적화 기능

1. 1차 캐시와 동일성 보장

String memberId = "100";
Member m1 = jpa.find(Member.class, memberId); //SQL
Member m2 = jpa.find(Member.class, memberId); //캐시
println(m1 == m2) //true

1. 같은 트랜잭션 안에서는 같은 엔티티를 반환한다. 이는 sql문을 한번만 실행함으로 약간의 성능 향상이 있다.

2. DB Isolation Level이 Read Commit이어도 애플리케이션에서 Repeatable Read 보장한다.
   
   

2. 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연

• Insert

transaction.begin(); // [트랜잭션] 시작
 
em.persist(memberA);
em.persist(memberB);
em.persist(memberC);

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

1. 트랜잭션을 커밋할 때까지 INSERT SQL을 모은다. - (한번에 보내므로 네트워크 타는 횟수를 줄여준다)
2. JDBC BATCH SQL 기능을 사용해서 한번에 SQL 전송한다.
   
   

• update

transaction.begin(); // [트랜잭션] 시작
 
changeMember(memberA);
deleteMember(memberB);
비즈니스_로직_수행(); //비즈니스 로직 수행 동안 DB 로우 락이 걸리지 않는다.

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

1. UPDATE, DELETE로 인한 로우(ROW)락 시간을 최소화한다.
2. 트랜잭션 커밋 시 UPDATE, DELETE SQL 실행하고, 바로 커밋한다.
   
   
   3.지연 로딩과 즉시 로딩
   

• 지연로딩:객체가 실제 사용될 때 로딩
  
• 즉시 로딩: JOIN SQL로 한번에 연관된 객체까지 미리 조회
  

출처

https://www.inflearn.com/course/ORM-JPA-Basic/dashboard