영속성 컨텍스트

  엔티티 매니저는 엔티티를 저장하고, 삭제하는 등 엔티티와 관련된 모 든 일을 처리한다. 개발자 입장에서 엔티티 매니저는 엔티티를 저장하는 가상의 DB이다. 

엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

  DB를 하나만 사용하는 애플리케이션은 통상적으로 EntityManagerFactory를 하나만 생성한다. 엔티티 매니저 팩토리를 생성하는 비용은 상당히 크다. 그때문에 한 개만 만들어 애플리케이션 전체가 공유하게 설계되 있다. 반면, 엔티티 매니저를 생성하는 비용은 크지 않다. 엔티티 매니저 팩토리는 thread-safe 하므로 스레드 간에 공유가 가능하다. 엔티티 매니저는 멀티 스레드 환경에서 동시성 문제가 존재하므로 스레드 간의 공유가 안된다. 엔티티 매니저는 DB 연결이 꼭 필요한 시점까지 커넥션을 얻지 않는다.

영속성 컨텍스트란?

  영속성 컨텍스트는 엔티티를 영구 저장하는 환경이다. 아래의 코드는 다음과 같은 의미를 갖는다.

// 엔티티 매니저 팩토리 생성
EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");
// 엔티티 매니저 생성
EntityManager em = emf.createEntityManager();
// 엔티티 매니저를 사용해서 회원 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다.
em.persist(member);

  영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저를 생성할 때 하나가 만들어진다. 엔티티 매니저를 통해 영속성 컨텍스트에 접근하고, 영속성 컨텍스트를 관리할 수 있다.

엔티티의 생명주기

  엔티티에는 4가시 상태가 존재한다.

비영속(new/transient): 영속성 컨텍스트와 전혀 관계 없는 상태

  엔티티 객체를 생성한 상태.

영속(managed): 영속성 컨텍스트에 저장된 상태

  엔티티 매니저를 통해 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한 상태. 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티가 영속 상태이다. EntityManager의 find()나 JPQL로 조회하거나 persist()로 저장하면 영속 상태가 된다.

준영속(detached): 영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태

  영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 영속성 컨텍스트가 관리하지 않는 상태. EntityManager의 detach()나 close()를 호출해 영속성 컨텍스트를 닫거나 clear()를 호출해 영속성 컨텍스트를 초기화 하면, 해당 영속 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티는 준영속 상태가 된다.

삭제(removed): 삭제된 상태

  엔티티를 영속성 컨텍스트와 DB에서 삭제한다. EntityManager의 remove() 메서드를 사용하면 된다.

 

  전반적인 엔티티 생명 주기는 다음과 같다.

엔티티 생명 주기

영속성 컨텍스트의 특징

영속성 컨텍스트와 식별자 값

  영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값(@Id로 테이블의 PK와 매핑한 값)으로 구분한다. 따라서 영속 상태는 반드시 식별자 값이 있어야 한다. 없으면 예외가 발생한다.

영속성 컨텍스트와 DB 저장

  JPA는 통상적으로 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 반영한다. 이를 플러시라 한다. 

영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리하면 다음과 같은 장점이 있다

  - 1차 캐시

  - 동일성 보장

  - 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연

  - 변경 감지

  - 지연 로딩

엔티티 조회

  영속성 컨텍스트 내부에 있는 캐시를 1차 캐시라 한다. 영속 상태는 이곳에 저장된다. 이 캐시는 키는 @Id로 매핑한  식별자(DB PK와 매핑되 있다)이고 값은 엔티티 인스턴스다. 영속성 컨텍스트에 데이터를 저장하고 조회하는 모든 기준은 DB의 PK다.

  이에 대한 예시로 EntityManager의 find() 메서드는 2번째 인자로 PK를 요구한다.

// EntityManager.find() 메서드
public <T> T find(Class<T> entityClass, Object primaryKey);

  이 find() 메서드를 호출하면 우선 1차 캐시에서 엔티티를 찾는다, 없으면 DB에서 조회하고 1차 캐시에 저장한 후 반환한다.           

영속 엔티티의 동일성 보장

  다음과 같은 코드를 보자.

EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");
EntityManager em = emf.createEntityManager();
Member a = em.find(Member.class, "member1");
Member b = em.find(Member.class, "member1");
System.out.println(a == b); // true

  위 코드에서 a, b 인스턴스가 같다고 나오는 이유는 영속성 컨텍스트가 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환하기 때문이다. 이를 통해 성능상 이점과 엔티티의 동일성을 보장한다.

엔티티 등록

  엔티티 매니저를 사용해 엔티티를 영속성 컨텍스트에 등록하는 과정은 다음과 같다.

EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");
EntityManager em = emf.createEntityManager();
EntityTransaction transaction = em.getTransaction();
transaction.begin(); // 트랜잭션 시작
 
em.persist(memmberA);
em.persist(memmberB);
// 여기까지 INSERT SQL을 DB에 보내지 않는다.
 
//커밋하는 순간 DB에 INSERT SQL을 보낸다
transaction.commti(); // 트랜잭션 커밋

  엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 전까지 DB에 엔티티를 저장하지 않는다. 대신 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 모아둔다. 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 DB에 이들을 보낸다. 이 방식을 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연(transactional write-behind)이라 한다. 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연 과정은 다음과 같다.

 

  이 상태에서 트랜잭션 커밋 하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트를 플러시한다. 플러시는 쓰기 지연 SQL 저장소에 모인 쿼리를 DB에 보내는 것이다. 이를 통해 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 DB에 동기화한 후 실제 DB 트랜잭션을 커밋한다.

엔티티 수정

  SQL 수정 쿼리를 사용하면 수정해야 하는 컬럼을 명시하지 않는 문제, 상황에 따라 계속 쿼리를 추가해야 하는 문제 등에 직면한다. 이는 수정 쿼리가 많아진다는 문제와 비즈니스 로직을 분석하기 위해 SQl을 계속 확인해야 하는 문제를 야기한다. 따라서 비즈니스 로직이 SQL에 의존하게 된다.

  JPA로 엔티티를 수정하기 위해선 단지 엔티티를 조회해서 데이터를 변경하면 된다.

EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");
EntityManager em = emf.createEntityManager();
EntityTransaction transaction = em.getTransaction();
transaction.begin(); // 트랜잭션 시작
 
Member memberA = em.find(Member.class, "memberA");
 
memberA.setUsername("hi");
 
transaction.commit(); // 트랜잭션 커밋

  JPA가 엔티티의 변경사항을 DB에 자동으로 반영할 수 있는 이유는 변경 감지(dirty checking) 떄문이다.

  JPA는 엔티티를 영속성 컨텍스트에 보관할 떄 최초 상태를 복사해 저장한다. 이를 스냅샷이라 한다. 플러시 시점이 되면 스냅샷과 엔티티를 비교해 변경된 엔티티를 찾는다. 변경된 엔티티가 있으면 수정 쿼리를 생성해 쓰기 지연 SQL 저장소에 보낸다. 마지막으로 DB 트랜잭션을 커밋한다.

  이런 변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용된다.

  JPA에서 변경 감지로 인한 업데이트의 기본 전략은 엔티티의 모든 필드를 업데이트 하는 것이다. 이런 전략은 DB에 보낸는 데이터 전송량이 증가하는 단점이 있지만, 다음과 같은 이점이 존재한다.

    1. 모든 필드를 사용하면 수정쿼리가 항상 같다. 따라서 애플리케이션 로딩 시점에 수정 쿼리를 미리 생성해두고 재사용할 수 있다.

    2. DB에 동일한 쿼리를 보내면 DB는 이전에 한 번 파싱된 쿼리를 재사용할 수 있다.

  만약 필드가 많거나 저장되는 내용이 크면 수정된 데이터만 사용해서 동적으로 UPDATE SQL을 생성하는 전략을 취하면 된다. 이를 위해선 하이버네이트 확장 기능을 사용하면 된다.(@org.hibernate.annotations.DynamicUpdate)

  데이터를 저장할 떄 데이터가 존재하는 필드만 INSERT SQL을 동적으로 생성하고 싶다면 @DynamicInsert를 사용하면 된다.

엔티티 삭제

  EntityManager의 remove() 메서드를 사용해 엔티티를 삭제하면 된다. 이 역시 엔티티를 즉시 삭제하지 않고 삭제 쿼리를 쓰기 지면 SQL 저장소에 등록한다. 이후, 트랜잭션을 커밋해서 플러시를 호출하면 실제 DB에 삭제 쿼리를 전달한다. remove()를 호출하면 해당 엔티티는 영속성 컨텍스트에서 삭제된다.

플러시

  플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 DB에 반영한다. 플러시는 영속성 컨테기스트의 변경 내용을 DB에 동기화 하는 것이지 영속성 컨텍스트에 보관된 엔티티를 지우는 것이 아니다. 플러시를 실행하면 다음과 같은 일이 발생한다.

    1. 변경 감지가 동작해서 영속성 컨텍스트에 있는 모든 엔티티를 스냅샷과 비교해 수정된 엔티티를 찾는다. 수정된 엔티티는 수정 쿼리를 만들어 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다.

    2. 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 DB에 전송한다.

  연속성 컨텍스트를 플러시 하는 방법은 다음과 같다.

EntityManager의 flush 메서드를 직접 호출

  flush 메서드를 직접 호출해 영속성 컨텍스트를 강제로 플러시한다. 테트스나 다른 프레임워크와 JPA를 함꼐 사용할 떄를 제외하면 거의 사용하지 않는다.

트랜잭션 커밋 시 플러시 자동 호출

  DB에 변경 내용을 SQL로 전달하지 않고 트랜잭션만 커밋하면 변경이 DB에 반영되지 않는다. 따라서 트랜잭션을 커밋하기 전에 반드시 플러시를 호출해 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 DB에 반영해야 한다. JPA는 이 문제를 예방하기 위해 트랜잭션을 커밋할 떄 플러시를 자동으로 호출한다.

JPQL 쿼리 실행 시 플러시 자동 호출

  JPQL이나 Criteria 같은 객체지향 쿼리를 호출하면 플러시가 실행된다. 객체지향 쿼리 실행 시 자동 플러시 되는 이유를 알기 위해 다음과 같은 코드를 보자.

em.persist(memberA);
em.persist(memberB);
em.persist(memeberC);
 
query = em.createQuery("select m from Member m", Member.class);
List<Member> members = query.getResultList();

  persist() 메서드르 사용하면 해당 엔티티들은 영속성 컨텍스트에 존재하며 디비에 존재하지 않는다. 이 때, 플러시 없이 JPQL을 실행한다면 직전에 실행한 persist()의 결과를 조회할 수 없다. JPA는 이 문제를 해결하기 위해 JPQL을 실행할 떄 자동으로 플러시를 호출한다.

플러시 모드 옵션

  엔티티 매니저에 플러시 모드를 직접 지정하고 싶으면 javax.persistence.FlushModeType을 사용하면 된다.

    - FlushModeType.AUTO: 커밋이나 쿼리를 실행할 때 플러시(기본값)

    - FlushModeType.COMMIT: 커밋할 때만 플러시

준영속

  영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티가 영속성 컨텍스트에서 분리된(detached) 것을 준영속 상태라 한다. 준영속 상태의 엔티티는 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능을 사용할 수 없다.

  다음과 같은 방식으로 엔티티를 준영속 상태로 만들 수 있다.

    1. em.detach(entity): 특정 엔티티를 준영속 상태로 전환한다. 이 메서드를 호출하면 해당 엔티티를 관리하기 위한 정보가 1차 캐시부터 쓰기 지연 SQL 저장소 까지 모든 곳에서 제거된다.

    2. em.clear(): 영속성 컨텍스트를 완전화 초기화한다. 영속성 컨텍스트의 모든 엔티티를 준영속 상태로 만든다.

    3. em.close(): 영속성 컨텍스트를 종료한다. 영속성 컨테기스트가 관리하던 모든 영속 상태의 엔티티가 준영속 상태로 된다.

준영속 상태의 특징

  1. 비영속 상태에 가깝다.

    1차 캐시, 쓰기 지연 등 영속성 컨텍스트가 제공하는 모든 기능을 사용할 수 없다.

  2. 식별자 값을 가지고 있다.

    준영속 상태는 이미 한 번 영속 상태였으므로 식별자 값을 가지고 있다.

  3. 지연로딩할 수 없다

    지연 로딩은 실제 객체 대한 프록시 객체를 로딩해두고 해당 객체를 실제 사용할 때 영속성 컨텍스트를 통해 데이터를 불러오는 방법이다.

병합: merge()

  준영속 상태의 엔티티를 다시 영속 상태로 변경하려면 병합을 사용하면 된다. merge() 메서드는 준영속 상태의 엔티티를 받아 그 정보로 새로운 영속 상태의 엔티티를 반환한다. 병합은 비영속 엔티티도 영속 상태로 만들 수 있다.

public <T> T merge(T entity);

 

출처 - 자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍