엔티티 매니저는 엔티티를 CRUD 하는 등 엔티티와 관련된 모든 일을 처리한다. 개발자는 엔티티 매니저를 가상의 DB로 생각하면 된다.
1. 엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저
일반적으로 EntityManagerFactory는 하나만 생성한다.
Persistence.createEntity~를 호출하면 밑의 정보를 바탕으로 emf를 생성한다.
이제부터 필요할 때마다 엔티티 매니저를 생성하면 된다.
엔티티 매니저 팩토리는 한 개만 만들어서 애플리케이션 전체에서 공유하도록 설계한다. 그리고 엔티티 매니저 팩토리는 여러 스레드가 동시에 접근해도 안전하므로 서로 다른 스레드 간에 공유해도 되지만, 엔티티 매니저는 여러 스레드가 동시에 접근하면 동시성 문제가 발생하므로 스레드 간에 절대 공유하면 안 된다.
JPA EntityManager와 동시성
필자는 JPA 프로그래밍 책을 학습 하던 중 EntityManager를 여러 스레드에서 동시에 접근하면 동시성(Concurrency) 문제가 생긴다는 문장을 읽었다.
medium.com
위를 보면 엔티티 매니저 팩토리에서 다수의 매니저를 생성했다. 엔티티매니저 1은 아직 DB 커넥션을 사용하지 않는데, 엔티티 매니저는 DB 연결이 꼭 필요한 시점까지 커넥션을 얻지 않는다.
ex) 트랜잭션을 시작할 대 커넥션을 획득
엔티티 매니저 2는 커넥션을 사용 중인데 보통 트랜잭션을 시작할 때 커넥션을 획득한다. 하이버네이트를 포함한 JPA 구현체들은 EntityManagerFactory를 생성할 대 커넥션 풀도 만드는데 이것은 J2SE 환경에서 사용하는 방법이다. JPA를 J2EE 환경(스프링 프레임워크 포함)에서 사용하면 해당 컨테이너가 제공하는 데이터 소스를 사용한다.
2. 영속성 컨텍스트란?
JPA에서 가장 중요한 용어는 영속성 컨텍스트(엔티티를 영구 저장하는 환경)이다. 엔티티 매니저로 엔티티를 저장하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다.
persist() 메서드는 엔티티 매니저를 사용해서 회원 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다.
- 영속성 컨텍스트는 눈에 보이지 않음.
- 엔티티 매니저를 통해 영속성 컨텍스트에 접근할 수 있다.
3. 엔티티의 생명주기
4가지의 상태가 존재한다.
- 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
- 비영속
엔티티 객체를 생성. 순수한 객체 상태이며 아직 저장하지 않음. 영속성 컨텍스트나 DB와는 전혀 관련이 없는 상태 이것을 비영속 상태라 함.
- 영속
영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티를 영속 상태라 함. 결국 영속 상태라는 것은 영속성 컨텍스트에 의해 관리된다는 뜻이다.
- 준영속
영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 영속성 컨텍스트가 관리하지 않는 상태를 말함. 특정 엔티티를 준영속 상태로 만들려면 em.detach()를 호출하면 된다. em.close()를 통해 영속성 컨텍스트를 닫거나 em.clear()를 통해 영속성 컨텍스트를 초기화해도 영속 상태의 엔티티는 준영속 상태가 된다.
- 삭제
엔티티를 영속성 컨텍스트와 DB에서 삭제한다.
4. 영속성 컨텍스트의 특징
- 영속성 컨텍스트와 식별자 값 : 영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값(@Id로 테이블의 기본키와 매핑한 값)으로 구분함. 따라서 영속 상태는 식별자 값이 반드시 있어야 함. 식별자가 없으면 예외 발생
- 영속성 컨텍스트와 DB 저장 : JPA는 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 DB에 반영 이것을 플러시(flush)라 함.
- 영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리하면 다음과 같은 장점
- 1차 캐시
- 동일성 보장
- 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연
- 변경 감지
- 지연 로딩
CRUD를 통해 쉽게 알아보자.
엔티티 조회(R)
영속성 컨텍스트 내부 캐시를 1차 캐시라 함. 영속상태의 엔티티는 모두 이곳에 저장. 쉽게 말해 영속성 컨텍스트 내부에 Map이 하나 있는데 키는 @Id로 매핑한 식별자고 값은 엔티티 인스턴스다.
이 코드를 실행하면 밑처럼 1차 캐시에 회원 엔티티를 저장한다. 회원 엔티티는 아직 DB에 저장되지 않은 상태이다.
1차 캐시의 키는 식별자 값이다. 그리고 식별자 값은 DB 기본 키와 매핑되어 있다. 따라서 영속성 컨텍스트에 데이터를 저장, 조회하는 모든 기준은 DB 기본 키 값이다.
find() 메서드 안 첫 번째 파라미터는 엔티티 클래스의 타입, 두 번째는 조회할 엔티티의 식별자 값이다.
em.find()를 호출하면 1차 캐시에서 엔티티를 찾고 만약 찾는 엔티티가 1차 캐시에 없으면 DB에서 조회한다.
- 1차 캐시에서 조회
- DB에서 조회
만약 em.find()를 했는데 1차 캐시에 없으면 DB에서 조회해서 엔티티를 생성한다. 그리고 1차 캐시에 저장한 후에 영속 상태의 엔티티를 반환한다.
순서
- em.find(Member.class, "member2") 실행
- member2가 1차 캐시에 없으므로 DB에서 조회
- 조회한 데이터로 member2 엔티티를 생성해서 1차 캐시에 저장(영속 상태)
- 조회한 엔티티 반환
이제 member1, member2 엔티티는 1차 캐시에 있으므로 이 엔티티들을 조회하면 DB가 아닌 메모리에 있는 1차 캐시에서 바로 불러온다.(성승상 이점)
- 영속 엔티티의 동일성 보장
em.find(Member.class, "member 1")를 반복해서 호출해도 결국 1차 캐시에 있는 같은 엔티티를 반환한다. 따라서 둘은 같은 인스턴스고 결과는 당연히 참이다. 따라서 영속성 컨텍스트는 성능상 이점과 엔티티의 동일성을 보장한다.
*동일성 : 실제 인스턴스가 같다. == 비교
*동등성 : 실제 인스턴스는 다를 수 있지만 인스턴스가 가지고 있는 값이 같다. 자바는 equals() 메서드
엔티티 등록(C)
엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 직전까지 내부 쿼리 저장소에 SQL을 차곡차곡 모아두고 커밋할 때 모아둔 쿼리를 DB에 보내는데 이것을 트랜잭션 지원하는 쓰기 지연이라 한다.
트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트를 플러시 한다.
*플러시 : 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 DB에 동기화하는 작업
이렇게 동기화 후에 실제 DB에 트랜잭션을 커밋한다.
-트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이 가능한 이유
- 데이터를 저장하는 즉시 등록 쿼리를 보낸다. 위에서 save() 메서드를 호출할 때마다 즉시 DB에 등록 쿼리를 보낸다. 그리고 마지막에 트랜잭션을 커밋한다.
- 데이터를 저장하면 등록 쿼리를 DB에 보내지 않고 메모리에 모아 둔다. 크리고 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 등록 쿼리를 DB에 보낸 후 커밋한다.
결국, 트랜잭션 범위 안에서 실행되므로 둘의 결과는 같다.
엔티티 수정(U)
-SQL 수정 쿼리의 문제점
여기에 회원의 등급을 변경하는 기능이 추가되면 다음 수정 쿼리를 추가로 작성해야 한다.
실수로 등급 정보를 입력하지 않거나, 실수로 이름과 나이를 입력하지 않을 수 있다.
이런 개발 방식의 문제점
- 수정 쿼리가 많아진다.
- SQL을 계속 확인해야 한다.
- 비즈니스 로직이 SQL에 의존하게 된다.
- 변경 감지
JPA로 엔티티 수정은 단순히 엔티티를 조회해서 데이터만 변경하면 되고 위처럼 em.update() 메서드를 실행해야 할 것 같지만 필요가 없다. 이렇게 엔티티의 변경사항을 DB에 자동으로 반영하는 기능을 변경감지(Dirty Checking)라 한다.
JPA는 엔티티를 영속성 컨텍스트에 보관할 때, 최초 상태를 복사해서 저장해 두는데 이것을 스냅샷이라 한다. 그리고 flush() 시점에 스냅샷과 엔티티를 비교해서 변경된 엔티티를 찾는다.
- 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저 내부에서 먼저 플러시가 호출된다.
- 엔티티와 스냅샷을 비교해서 변경된 엔티티를 찾는다.
- 변경된 엔티티가 있으면 수정 쿼리를 생성해서 쓰기 지연 SQL 저장소에 보낸다.
- 쓰기 지연 저장소의 SQL을 DB에 보낸다.
- DB 트랜잭션을 커밋한다.
변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용된다. 비영속, 준영속은 DB반영 X
위에 코드로
이렇게 수정 쿼리가 생성될 것으로 예상할 수 있지만 JPA 기본 전략은 밑처럼 엔티티의 모든 필드를 업데이트해야 한다.
이렇게 하면 DB에 보내는 데이터 전송량이 증가하는 단점이 있지만, 다음과 같은 장점이 있다.
- 모든 필드를 사용하면 수정 쿼리가 항상 같다. 따라서 애플리케이션 로딩 시점에 수정 쿼리를 미리 생성해 두고 재사용 가능
- DB에 동일한 쿼리를 보내면 DB는 이전에 한 번 파싱 된 쿼리를 재사용할 수 있다.
필드가 많거나 저장되는 내용이 너무 크면 수정된 데이터만 사용해서 동적으로 UPDATE SQL을 생성하는 전략을 선택하자. 이때는 하이버네이트 확장 기능을 사용해야 한다.
위의 @org.hibernate.annotations.DynamicUpdate를 활용하면 동적으로 UPDATE SQL을 생성한다.
참고로 데이터를 저장할 때 데이터가 존재하는(null이 아닌) 필드만으로 INSERT SQL을 동적으로 생성하는 @DynamicInsert도 있다.
*컬럼이 대략 30개 이상이면 이 방법이 더 빠르다. 하지만 한 테이블에 컬럼이 30개 이상 된다는 것은 테이블 설계상 책임이 적절히 분리되지 않았을 가능성이 높다.
엔티티 삭제(D)
엔티티를 삭제하려면 먼저 삭제 대상 엔티티를 조회해야 한다.
em.remove()에 삭제 대상 엔티티를 넘겨주면 엔티티 등록과 비슷하게 삭제 쿼리를 쓰기 지연 SQL에 저장소에 등록하고 이후 트랜잭션을 커밋해서 flush를 호출하면 실제 DB에 삭제 쿼리를 전달한다. em.remove(memberA)를 호출하는 순간 memberA는 영속성 컨텍스트에서 삭제되고 이렇게 삭제된 엔티티는 자연스럽게 가비지 컬렉션의 대상이 되도록 두는 것이 좋다.
5. 플러시
플러시(flush()) 는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 DB에 반영한다.
- flush() 동작 과정
- 변경 감지가 동작해서 영속성 컨텍스트에 있는 모든 엔티티를 스냅샷과 비교해서 수정된 엔티티를 찾는다. 수정된 엔티티는 수정 쿼리를 만들어 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다.
- 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 DB에 전송한다(등록, 수정, 삭제 쿼리).
- 영속성 컨텍스트를 플러시 하는 방법 3가지
- em.flush() 직접 호출
- 트랜잭션 커밋 시 플러시가 자동 호출
- JPQL쿼리 실행 시 플러시가 자동 호출
- 직접 호출
엔티티 매니저의 flush() 메서드를 호출한다. 테스트나 다른 프레임워크와 JPA를 함께 사용할 때를 제외하고 거의 사용하지 않는다.
- 트랜잭션 커밋 시 플러시 자동 호출
JPA는 트랜잭션을 커밋할 대 플러시를 자동으로 호출한다.
- JPQL 쿼리 실행 시 플러시가 자동 호출
여기서 memberA, memberB, memberC는 아직 DB에 없으므로 쿼리 결과가 조회되지 않는다. JPA는 이런 문제를 예방하기 위해 JPQL을 실행할 때도 플러시를 호출한다. memberA, memberB, memberC도 쿼리 결과에 포함된다. find() 메서드를 호출할 때는 flush()가 실행되지 않는다.
플러시 모드 옵션
- 엔티티 매니저에 플로시 모드 직접 지정
- FlushModeType.AUTO : 커밋이나 쿼리를 실행할 때 플러시(기본값)
- FlushModeType.COMMIT : 커밋할 때만 플러시
플러시 모드를 별도로 설정하지 않으면 AUTO로 동작한다.
만약 변경하고 싶으면 이렇게 변경하면 된다.
플러시라는 이름으로 인해 영속성 컨텍스트에 보관된 엔티티를 지우는 것이 아닌 플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 DB에 동기화하는 것이 플러시이다.
6. 준영속
영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티가 영속성 컨텍스트에서 분리(Detached)된 것을 준영속 상태라 한다. 따라서 준영속 상태의 엔티티는 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능을 사용할 수 없다.
- 영속상태에서 준영속 상태로 만드는 방법 3가지
- em.detach(entity) : 특정 엔티티만 준영속 상태로 전환한다.
- em.clear() : 영속성 컨텍스트를 완전히 초기화한다.
- em.close() : 영속성 컨텍스트를 종료한다.
1. 엔티티를 준영속 상태로 전환 : detach()
위를 보면 em.detach(member)를 호출했다. 영속성 컨테스트에게 더 이상 엔티티를 관리하지 말라는 뜻이다. 이 메서드를 호출하는 순간 1차 캐시부터 쓰기 지연 SQL 저장소까지 해당 엔티티를 관리하기 위한 모든 정보가 제거된다.
이렇게 하면 준영속 상태가 되고, 영속성 컨텍스트가 지원하는 어떤 기능도 동작하지 않는다.
심지어 쓰기 지연 SQL 저장소의 INSERT SQL도 제거되어서 DB에 저장되지도 않는다.
즉, 영속 상태가 영속성 컨텍스트로부터 관리되는 상태라면, 준 영속상태는 영속성 컨텍스트로부터 분리된 상태이다.
2. 영속성 컨텍스트 초기화 : clear()
em.detach()는 특정 엔티티 하나를 준영속 상태로 만들었다면 em.clear()는 영속성 컨텍스트를 초기화해서 모든 엔티티를 준영속 상태로 만든다.
memberA, memberB는 모두 준영속 상태이므로 member.setUsername("changeName"); 이것도 동작하지 않는다.
3. 영속성 컨텍스트 종료 : close()
영속성 컨텍스트를 종료하면 해당 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티가 모두 준영속 상태가 된다.
*영속 상태의 엔티티는 주로 영속성 컨텍스트가 종료되면서 준영속 상태가 된다. 개발자가 직접 준영속 상태로 만드는 일은 드물다.
4. 준영속 상태의 특징
- 비영속 상태에 가깝다(영속성 컨텍스트가 제공하는 어떠한 기능도 동작하지 않는다.)
- 식별자 값을 가지고 있다(이미 한 번 영속 상태였으므로 반드시 식별자 값을 가지고 있다.)
- 지연 로딩을 할 수 없다(준영속 상태는 영속성 컨텍스트가 더는 관리하지 않으므로 지연 로딩 시 문제가 발생한다.)
5. 병합 : merge()
준영속 상태에서 다시 영속 상태가 되려면 병합을 사용하면 된다. merge() 메서드는 준영속 상태의 엔티티를 받아서 그 정보로 새로운 영속 상태의 엔티티를 반환한다.
- 준영속 병합
출력 결과
member = 회원명변경
mergeMember = 회원명변경
em2 contains member = false
em2 contains mergeMember = true
*동작 과정 설명
- merge() 동작 방식
- merge() 실행
- 파라미터로 넘어온 준영속 엔티티의 식별자 값으로 1차 캐시에서 엔티티를 조회한다.
만약, 1차 캐시에 엔티티가 없으면 DB에서 엔티티를 조회하고 1차 캐시에 저장한다. - 조회한 영속 엔티티(mergeMember)에 member 엔티티의 값을 채워 넣는다.
(member 엔티티의 모든 값을 mergeMember에 밀어 넣는다. 이때 mergeMember의 "회원1" 이라는 이름이 "회원명변경"으로 바뀐다). - mergeMember를 반환한다.
준영속 엔티티를 참조하던 변수를 영속 엔티티를 참조하도록 변경하는 것이 안전하다.
- 비영속 병합
병합은 비영속 엔티티도 영속 상태로 만들 수 있다.
병합은 파라미터로 넘어온 엔티티의 식별자 값으로 영속성 컨텍스트를 조회하고 찾는 엔티티가 없으면 DB에서 조회하고, 만약 DB에도 없으면 새로운 엔티티를 생성해서 병합한다.
병합은 준영속, 비영속을 신경 쓰지 않는다.(Save or Update) 기능
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