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3. 영속성 관리

JPA가 제공하는 기능은 크게 엔티티와 테이블을 매핑하는 설계 부분과 매핑한 엔티티를 실제 사용하는 부분으로 나눌 수 있다. 엔티티 매니저는 엔티티를 저장, 수정, 삭제, 조회하는 등의 엔티티와 관련된 모든 일을 처리한다. 이름 그대로 엔티티를 관리하는 관리자다. 이제부터 엔티티 매니저를 자세히 알아보자. (구현에 관련된 부분은 이전에도 언급했던 것처럼 '하이버네이트'를 기준으로 진행한다) 엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저 데이터 베이스를 '하나'만 사용하는 애플리케이션은 일반적으로 EntityManager Factory를 '하나'만 생성한다(데이터베이스를 여러개 사용하는 경우도 있을 것인데 그럴경우에는 팩토리도 그 갯수만큼 늘어난다고 추측할 수 있을 것 같다). 아래는 엔티티 매니저 팩토리를 생성하..

2. JPA 시작

메이븐이나 IDE (eclipse, IntelliJ ..etc)를 설치하는 방법도 소개가 되어있지만 이는 생략하는 것으로 한다. 또한 메이븐이아닌 그래들을 사용해도 무방하다. (나는 오히려 그래들을 애용하기에 그래들을 사용할 것이다) H2 데이터베이스 설치 예제는 MySQL이나 오라클 데이터베이스를 사용해도 되지만 설치하는 부담이 크다. 따라서 설치가 필요 없고 용량도 1.7M로 가벼운 H2 데이터베이스를 사용하겠다. 참고로 데이터베이스는 자바가 설치되어 있어야 동작한다. (실제로 테스트 용도로 로컬 환경 테스트까지 H2 데이터베이스를 사용하기도 한다, 로컬 상황에서는 상황에따라서 MySQL이나 Oracle 같은 상용 데이터베이스를 사용할 수도있고 H2 데이터베이스를 사용할 수도 있다, 주로 테스트 용도..

1. JPA 소개

T아카데미에서 김영한님의 JPA 강의를 수강하였고, JPA에 큰 관심을 두게되었다. 그래서 모 개발자의 '자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍' 책을 공부하면서 정리하기로 하였다. 우리는 어떤 프로젝트를 진행할 때, 어떤 데이터를 저장하고 조회해야하는 경우가 잦다. 데이터 베이스에는 관계형 데이터 베이스(RDB)와 최근에는(최근이라는 표현이 맞는지는 잘 모르겠다) No SQL이라 불리는 비관계형 데이터 베이스 또한 많이 쓰이고있다. (No SQL은 직접 공부해본적이 없어서 잘 모르겠지만) 관계형 데이터베이스는 가장 대중적이고 신뢰할 만한 안전한 데이터 저장소다. 그래서 자바로 개발하는 애플리케이션은 대부분 관계형 데이터베이스를 데이터 저장소로 사용한다. 데이터 베이스를 관리하려면 SQL을 사용해야 한다. ..

프로그래밍 공부/JPA

3. 영속성 관리

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JPA가 제공하는 기능은 크게 엔티티와 테이블을 매핑하는 설계 부분과 매핑한 엔티티를 실제 사용하는 부분으로 나눌 수 있다. 엔티티 매니저는 엔티티를 저장, 수정, 삭제, 조회하는 등의 엔티티와 관련된 모든 일을 처리한다. 이름 그대로 엔티티를 관리하는 관리자다. 이제부터 엔티티 매니저를 자세히 알아보자. (구현에 관련된 부분은 이전에도 언급했던 것처럼 '하이버네이트'를 기준으로 진행한다)

엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

데이터 베이스를 '하나'만 사용하는 애플리케이션은 일반적으로 EntityManager Factory를 '하나'만 생성한다(데이터베이스를 여러개 사용하는 경우도 있을 것인데 그럴경우에는 팩토리도 그 갯수만큼 늘어난다고 추측할 수 있을 것 같다). 아래는 엔티티 매니저 팩토리를 생성하는 코드다. 

//공장 만들기, 비용이 아주 많이 든다.
EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook"); 

 

Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook")를 호출하면 META-INF/persistence.xml에 있는 정보를 바탕으로 EntityManagerFactory를 생성한다. (jpabook 이 뭔가? 싶은 사람이 있을 것 같다. 아래의 코드를 보면 그 의문이 풀릴 것이다) 아래의 코드는 persistence.xml 이다. 

<persistence-unit name="jpabook">
    <properties>
        <property name="javax.persistence.jdbc.driver" value="org.h2.Driver"/>
        <property name="javax.persistence.jdbc.user" value="sa" />
        <property name="javax.persistence.jdbc.password" value=""/>
        <property name="javax.persistence.jdbc.url" value="jdbc:h2:tcp://localhost/~/test"/>
        ...
    </properties>
</persistence-unit>

 

이제 엔티티 매니저 팩토리에서 엔티티 매니저를 생성하면 된다. 

//공장에서 엔티티 매니저 팩토리에서 엔티티 매니저를 생성하면된다.
EntityManager em = emf.createEntityManager();

엔티티 매니저 팩토리는 엔티티 매니저를 만드는 공장인데, 공장을 만드는 비용은 상당히 크다. 따라서 한 개만 만들어서 애플리케이션 전체에서 공유하도록 설계되어 있다. 반면에 공장에서 엔티티 매니저를 생성하는 비용은 거의 들지 않는다. 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 안된다.

하나의 EntityManagerFactory에서 다수의 EntityManager를 만들 수 있지만, 모든 EntityManager가 데이터베이스 커넥션을 사용하지는 않을 수도 있다. 엔티티 매니저는 데이터베이스 연결이 꼭 필요한 시점(= 트랜잭션을 시작할 때)에 생성된다. 하이버네이트를 포함한 JPA 구현체들은 EntityManagerFactory를 생성할 때 커넥션풀도 만드는데 이것은 J2SE 환경에서 사용하는 방법이다. J2EE 환경(스프링 프레임워크 포함)에서 사용하면 해당 컨테이너가 제공하는 데이터소스를 사용한다. 

영속성 컨텍스트란?

JPA를 이해하는데 가장 중요한 용어는 영속성 컨텍스트(persistence context)다. 엔티티를 영구적으로 저장하는 환경이라는 뜻이다. 엔티티 매니저로 엔티티를 저장하거나 조회하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다. 

em.persist(member);

이전까지 이 코드를 단수히 회원 엔티티를 저장한다고 표현했다. 하지만 정확히 이야기하면 persist() 메서드는 엔티티 매니저를 사용해서 회원 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다. 

지금까지 영속성 컨텍스트를 직접 본 적이 없을 것이다. 이것은 논리적인 개념이라 더더욱 이해가 쉽지 않을 수도 있다. 영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저를 생성할 때 하나 만들어진다. 그리고 엔티티 매니저를 통해서 영속성 컨텍스트에 접근할 수 있고, 영속성 컨텍스트를 관리할 수 있다. 또한 여러 엔티티 매니저가 같은 영속성 컨텍스트에 접근할 수도 있다. (지금은 하나의 영속성 컨텍스트가 만들어진다고 생각하자) 

엔티티의 생명주기

엔티티에는 4가지 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 생성했지만 지금은 순수한 객체 상태이며 아직 저장하지 않았다. 따라서 영속성 컨텍스트나 데이터베이스와는 전혀 관련이 없다.

//객체를 생성한 상태(비영속)
Member member = new Member();
member.setId("member1");
member.setUsername("회원1");

 

영속 : 엔티티 매니저를 통해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장했다. 이렇게 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티를 영속 상태라 한다. 이제 회원 엔티티는 비영속 상태에서 영속 상태가 되었다. 결국 영속 상태라는 것은 영속성 컨텍스트에 의해 관리된다는 뜻이다.

//객체를 저장한 상태
em.persist(member);

 

준영속 : 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으면 준영속 상태가 된다. 특정 엔티티를 준영속 상태로 만들려면 em.detach()를 호출하면 된다. em.close()를 호출해서 영속성 컨텍스트를 닫거나 em.clear()를 호출해서 영속성 컨텍스트를 초기화해도 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티는 준영속 상태가 된다. 

//회원 엔티티를 영속성 컨텍스트에서 분리, 준영속 상태
em.detach(member);

 

삭제 : 엔티티를 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제한다. 

//객체를 삭제한 상태(삭제)
em.remove(member);

 

영속성 컨텍스의 특징

영속성 컨텍스트의 특징은 아래와 같다. 

  • 영속성 컨텍스트와 식별자 값
    영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값(@Id)로 테이블의 기본 키와 매핑한 값)으로 구분한다. 따라서 영속 상태는 식별자 값이 반드시 있어야 한다. 식별자 값이 없으면 예외가 발생한다. 
  • 영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장 
    영속성 컨텍스트에 엔티티를 저장하면 이 엔티티는 언제 데이터베이스에 저장될까? JPA는 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영하는데 이것을 플러시(flush)라 한다. 
  • 영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리하면 다음과 같은 장점이 있다.
    1. 1차 캐시 
    2. 동일성 보장
    3. 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연
    4. 변경 감지
    5. 지연 로딩

이제부터 직접적으로 CRUD 하면서 그 이유를 알아본다.

엔티티 조회

영속성 컨텍스트는 내부에 캐시를 가지고 있는데 이것을 1차 캐시라 한다. 영속 상태의 엔티티는 모두 여기에 저장이된다. 쉽게 이야기하면 영속성 컨텍스트 내부에 Map이 하나 있는데 키는 @Id로 매핑한 식별자고 값은 엔티티 인스턴스다. 

//엔티티를 생성한 상태(비영속)
Member member = new Member();
member.setId("member1");
member.setUsername("회원1");

//엔티티를 영속
em.persist(member);

위 코드를 실행하면 1차 캐시에 회원 엔티티를 저장한다.

1차 캐시의 키는 식별자 값이다. 그리고 식별자 값은 데이터베이스 기본 키와 매핑되어 있다. 따라서 영속성 컨텍스트에 데이터를 저장하고 조회하는 모든 기준데이터베이스 기본 키 값이다. 

이번에는 엔티티를 조회한다. 

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

find() 메서드를 보면 첫 번째 파라미터엔티티 클래스의 타입이고, 두 번째조회할 엔티티의 식별자 값이다. 

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

em.find()를 호출하면 1)먼저 1차 캐시에서 엔티티를 찾고 2)만약 찾는 엔티티가 1차 캐시에 없으면 데이터베이스에서 조회한다. 

1차 캐시에서 조회

em.find()를 호출하면 우선 1차 캐시에서 식별자 값으로 엔티티를 찾는다. 만약 찾는 엔티티가 있으면 데이터베이스를 조회하지 않고 메모리에 있는 1차 캐시에서 엔티티를 조회한다. 

다음 코드는 1차 캐시에 있는 엔티티를 조회한다. 

Member member = new Member();
member.setId("member1");
member.setUsername("회원1");

//1차 캐시에 저장됨
em.persist(member);

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

 

데이터베이스에서 조회 

만약 em.find() 를 호출했는데 엔티티가 1차 캐시에 없으면 엔티티 매니저는 데이터베이스를 조회해서 엔티티를 생성한다. 그리고 1차 캐시에 저장한 후에 영속 상태의 엔티티를 반환한다. 

Member findMember2 = em.find(Member.class, "member2");
  1. em.find(Member.class, "member2")를 실행한다.

  2. member2가 1차 캐시에 없으므로 데이터베이스에서 조회한다.

  3. 조회한 데이터로 member2 엔티티를 생성해서 1차 캐시에 저장한다(영속 상태).

  4. 조회한 엔티티를 반환한다. 

이제 member1, member2 엔티티 인스턴스는 1차 캐시에 있다. 따라서 이 엔티티들을 조회하면 메모리에 있는 1차 캐시에서 바로 불러온다. 따라서 성능상 이점을 누릴 수 있다. 

영속 엔티티의 동일성 보장 

아래의 코드를 통해 식별자가 같은 엔티티 인스턴스를 조회해서 비교해보자. 

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

System.out.println(a == b); //동일성 비교

위 결과가 어떻게 될까?  

놀랍게도 em.find(Member.class, "member1")를 반복해서 호출해도 영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환하므로 둘은 같은 인스턴스고 결과는 당연히 이다. 따라서 영속성 컨텍스트성능상 이점엔티티 동일성을 보장한다. 

엔티티 등록

엔티티 매니저를 사용해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 등록해본다. 아래의 예제를 보자 

EntityManager em = emf.createEntityManager();
EntityTransaction transaction = em.getTransaction();
//엔티티 매니저는 데이터 변경 시 트랜잭션을 시작해야 한다.
transaction.begin(); //트랜잭션 시작

em.persist(memberA);
em.persist(memberB);
//여기까지 INSERT SQL을 데이터베이스에 보내지 않는다. (쿼리를 만들어만 둔다) 

//커밋하는 순간 데이터베이스에 INSERT SQL을 보낸다.
transaction.commit(); //트랜잭션 커밋

 

엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 직전까지 데이터베이스에 엔티티를 저장하지 않고 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 모아둔다. 그리고 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 쿼리를 데이터베이스에 보내는데 이것을 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연(transactional write-behind)이라 한다. 

트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이 가능한 이유 

아래의 로직을 2가지 경우로 생각해보자

begin(); //트랜잭션 시작 

save(A);
save(B);
save(C);

commit(); //트랜잭션 커밋

 

  1. 데이터를 저장하는 즉시 등록 쿼리를 데이터베이스에 보낸다. (예제에서 save 메서드를 호출할 때마다 즉시 데이터베이스에 등록 쿼리를 보낸다 그리고 마지막에 트랜잭션을 커밋한다)

  2. 데이터를 저장하면 등록 쿼리를 데이터베이스에 보내지 않고 메모리에 모아둔다. 그리고 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 등록 쿼리를 데이터베이스에 보낸 후에 커밋한다.

트랜잭션 범위 안에서 실행되므로 둘의 결과는 같다. A, B, C 모두 트랜잭션을 커밋하면 함께 저장되고 롤백하면 함께 저장되지 않는다. 등록 쿼리를 그때 그때 데이터베이스에 전달해도 트랜잭션을 커밋하지 않으면 아무 소용이 없다. 어떻게든 커밋 직전에만 데이터베이스에 SQL을 전달하면 된다. 이것이 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이 가능한 이유이다. 이 기능을 잘 이용하면 모아둔 등록 쿼리를 데이터베이스에 한 번에 전달해서 성능을 최적화할 수 있다. 

엔티티 수정

SQL 수정 쿼리의 문제점 
SQL을 사용하면 수정 쿼리를 직접 작성해야 한다. 그런데 프로젝트가 점점 커지고 요구사항이 늘어나면서 수정 쿼리도 점점 추가 된다. 게다가 여러 쿼리를 작성하는 도중에 등급정보를 입력하지 않거나 실수로 정보를 입력하지 결국 부담스러운 상황을 피하기 위해 수정 쿼리를 상황에 따라 계속해서 추가한다. 이런 개발 방식의 문제점은 수정 쿼리가 많아지는 것은 물론이고 비즈니스 로직을 분석하기 위해 SQL을 계속 확인해야 한다. 결국 직접적이든 간접적이든 비즈니스 로직이 SQL에 의존하게 된다. 그렇다면 JPA는 엔티티를 어떻게 수정할까?

변경감지 

EntityManager em = emf.createEntityManager();
EntityTransaction transaction = em.getTransaction();
transaction.begin(); //트랜잭션 시작 

//영속 엔티티 조회
Member memberA = em.find(Member.class, "memberA");

//영속 엔티티 데이터 수정
member.setUsername("hi");
memberA.setAge(10);

//em.update(member)  <-- 왠지 이런 코드가 있어야 할 것 같지 않은가? 

transaction.commit(); //트랜잭션 커밋 

 

JPA로 엔티티를 수정할 때는 단순히 엔티티를 조회해서 데이터만 변경하면 된다. 트랜잭션 커밋 직전에 주석으로 처리된 em.update() 메서드를 실행해야 할 것 같지만 이런 메서드는 없다. 엔티티의 데이터만 변경했는데 어떻게 데이터베이스에 반영이 되는 걸까? 이렇게 엔티티의 변경사항을 데이터베이스에 자동으로 반영하는 기능을 변경 감지(dirty checking)라 한다. 지금부터 이 변경 감지 기능을 자세히 알아본다. 

 

JPA는 엔티티를 영속성 컨텍스트에 보관할 때, 최초 상태를 복사해서 저장해두는데 이것을 '스냅샷'이라고 한다. 그리고 플러시(flush) 시점에 스냅샷과 엔티티를 비교해서 변경된 엔티티를 찾는다. (순서대로 분석해보자)

  1. 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저 내부에서 먼저 플러시(flush())가 호출된다. 
  2. 엔티티와 스냅샷을 비교하고 변경된 엔티티를 찾는다.
  3. 변경된 엔티티가 있으면 수정 쿼리를 생성해서  쓰기 지연 SQL 저장소에 보낸다. 
  4. 쓰기 지연 저장소의 SQL을 데이터베이스에 보낸다.
  5. 데이터베이스 트랜잭션을 커밋한다.

변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용된다. 비영속, 준영속처럼 영속성 컨텍스트의 관리를 받지 못하는 엔티티는 값을 변경해도 데이터베이스에 반영되지 않는다.

이번에는 변경 감지로 인해 실행된 UPDATE SQL을 자세히 알아보자. 방금 본 예제처럼 회원의 이름과 나이만 수정하면 변경된 부분만 사용해서 아래와 같이 동적으로 수정 쿼리가 생성될 것으로 예상할 수 있다.

UPDATE MEMBER
SET
    NAME=?,
    AGE=?
WHERE
    id=?

하지만 JPA의 기본 전략은 위가 아닌 아래처럼 엔티티의 모든 필드를 업데이트한다.

UPDATE MEMBER
SET
    NAME=?,
    AGE=?,
    GRADE=?,
    ...
WHERE
    id=?

이렇게 모든 필드를 사용하면 데이터베이스에 보내는 데이터 전송량이 증가하는 단점이 있지만, 아래와 같은 장점으로 인해 모든 필드를 업데이트한다. 

  • 모든 필드를 사용하면 수정 쿼리가 항상 같다(바인딩되는 데이터는 다르겠지만). 따라서 애플리케이션 로딩 시점에 수정 쿼리를 미리 생성해두고 재사용할 수 있다
  • 데이터베이스에 동일한 쿼리를 보내면 데이터베이스는 이전에 한 번 파싱된 쿼리를 재사용할 수 있다

필드가 많거나 저장되는 내용이 너무 크면 수정된 데이터만 사용해서 동적으로 UPDATE SQL을 생성하는 전략을 선택하면 된다. 단 이때는 하이버네이트 확장 기능을 사용해야 한다.

// 하이버네이트 확장기능
@Entity
@org.hibernate.annotations.DynamicUpdate
@Table(name="Member")
public class Member {...}

 

위와 같이 org.hibernate.annotations.DynamicUpdate 어노테이션을 사용하면 수정된 데이터만 사용해서 동적으로 UPDATE SQL을 생성한다. (데이터를 저장할 때 데이터가 존재하는(null이 아닌) 필드만으로 INSERT SQL을 동적으로 생성하는 @DynamicInsert도 있다) 

엔티티 삭제

엔티티를 삭제하려면 먼저 삭제 대상 엔티티를 조회해야 한다. 

Member memberA = em.find(Member.class, "memberA"); //삭제 대상 엔티티 조회
em.remove(memberA); //엔티티 삭제 

em.remove()에 삭제 대상 엔티티를 넘겨주면 엔티티를 삭제한다. 물론 엔티티를 즉시 삭제하는 것이 아니라 엔티티 등록과 비슷하게 삭제 쿼리를 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다. 이후 트랜잭션을 커밋해서 플러시를 호출하면 실제 데이터베이스에 삭제 쿼리를 전달한다. 참고로 em.remove(memberA)를 호출하는 순간 memberA는 영속성 컨텍스트에서 제거된다. 이렇게 삭제된 엔티티는 재사용하지 말고 자연스럽게 가비지 컬렉션의 대상이 되도록 두는 것이 좋다.

플러시

플러시(flush())는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영한다. 플러시를 실행하면 구체적으로 다음과 같은 일이 일어난다. 

  1. 변경 감지가 동작해서 영속성 컨텍스트에 있는 모든 엔티티를 스냅샷과 비교해서 수정된 엔티티를 찾는다. 수정된 엔티티는 수정 쿼리를 만들어 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다. 
  2. 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 데이터베이스에 전송한다(등록, 수정, 삭제 쿼리).

영속성 컨텍스트를 플러시하는 방법은 3가지이다. 

  1. em.flush()를 직접 호출한다.
  2. 트랜잭션 커밋 시 플러시가 자동 호출한다.
  3. JPQL 쿼리 실행 시 플러시가 자동 호출된다.

직접 호출

엔티티 매니저의 flush() 메서드를 직접 호출해서 영속성 컨텍스트를 강제로 플러시한다. 테스트나 다른 프레임워크와 JPA를 함께 사용할 때를 제외하고 거의 사용하지 않는다. 

트랜잭션 커밋 시 플러시 자동 호출

데이터베이스에 변경 내용을 SQL로 전달하지 않고 트랜잭션만 커밋하면 어떤 데이터도 데이터베이스에 반영되지 않는다. 따라서 트랜잭션을 커밋하기 전에 꼭 플러시를 호출해서 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영해야한다. JPA는 이런 문제를 예방하기 위해 트랜잭션을 커밋할 때 플러시를 자동으로 호출한다. 

JPQL 쿼리 실행 시 플러시 자동 호출 

JPQL이나 Criteria(나중에 언급할 예정) 같은 객체지향 쿼리를 호출할 때도 플러시가 실행된다. 왜 JPQL 쿼리를 실행할 때 플러시가 자동 호출될까? 아래의 예제를 보자 

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

//중간에 JPQL 실행
query = em.createQuery("select m from Member m", Member.class);
Lsit<Member> members = query.getResultList();

먼저 em.persist()를 호출해서 memberA, B, C 엔티티를 영속 상태로 만들었다. 하지만 이 엔티티들은 영속성 컨텍스트에는 있지만 아직 데이터베이스에는 반영되지 않았다. 이때 JPQL을 실행하면 어떻게 될까? JPQL은 SQL로 변환되어 데이터베이스에서 엔티티를 조회한다. 그런데 memberA, B, C는 아직 데이터베이스에 없으므로 쿼리 결과로 조회되지 않는다. 따라서 쿼리를 실행하기 직전에 영속성 컨텍스트를 플러시해서 변경 내용을 데이터베이스에 반영해야 한다. JPA는 이런 문제를 예방하기 위해 JPQL을 실행할 때도 플러시를 자동 호출한다. 따라서 memberA, memberB, memberC도 쿼리 결과에 포함된다. (참고로 식별자를 기준으로 조회하는 find() 메소드를 호출할 때는 플러시가 실행되지 않는다) 

플러시 모드 옵션 

엔티티 매니저에 플러시 모드를 직접 지정하려면 javax.persistence.FlushModeType을 사용하면 된다. 

  • FlushModeType.AUTO : 커밋이나 쿼리를 실행할 때 플러시(기본값) 
  • FlushModeType.COMMIT : 커밋할 때만 플러시 

플러시 모드를 별도로 설정하지 않으면 AUTO로 동작한다. 따라서 트랜잭션 커밋이나 쿼리 실행 시에 플러시를 자동으로 호출한다. 대부분 AUTO 기본 설정을 그대로 사용한다. COMMIT 모드는 성능 최적화를 위해 사용할 수 있다. 

em.setFlushMode(FlushModeType.COMMIT) //플러시 모드 직접 설정

 

혹시라도 플러시라는 이름으로 인해 영속성 컨텍스트에 보관된 엔티티를 지운다고 생각하면 안된다. (영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 것이 플러시다) 그리고 데이터베이스와 동기화를 최대한 늦추는 것이 가능한 이유는 트랜잭션이라는 작업 단위가 있기 때문이다. 트랜잭션 커밋 직전에만 변경 내용을 데이터베이스에 보내 동기화하면 된다.

준영속

지금까지 엔티티의 비영속 --> 영속 --> 삭제 상태 변화를 알아보았다. 이번에는 영속 --> 준영속의 상태 변화를 알아본다. 

영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티가 영속성 컨텍스트에서 분리된(detached)것을 준영속 상태라 한다. 따라서 준영속 상태의 엔티티는 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능을 사용할 수 없다. 영속 상태의 엔티티를 준영속 상태로 만드는 방법은 크게 3가지다. 순서대로 알아보자.

em.detach(entity) : 특정 엔티티만 준영속 상태로 전환한다.
em.clear() : 영속성 컨텍스트를 완전히 초기화한다.
em.close() : 영속성 컨텍스트를 종료한다. 

 

엔티티를 준영속 상태로 전환 : detach() 

em.detach() 메서드는 특정 엔티티를 준영속 상태로 만든다. 아래의 예는 이 메소드의 정의다. 

public void detach(Object entity);

예제를 통해 detach() 메서드를 자세히 알아보자. 

public void testDetached() {
    ...
    //회원 엔티티 생성, 비영속 상태
    Member member = new Member();
    member.setId("memberA");
    member.setUsername("회원A");
    
    //회원 엔티티 영속 상태
    em.persist(member);
    
    //회원 엔티티를 영속성 컨텍스트에서 분리, 준영속 상태
    em.detach(member);
    
    transaction.commit(); //트랜잭션 커밋
}

위 코드를 보면 먼저 회원 엔티티를 생성하고 영속화한 다음 em.detach(member)를 호출했다. 영속성 컨텍스트에게 더는 해당 엔티티를 관리하지 말라는 것이다. 영속성 컨텍스트에게 더는 해당 엔티티를 관리하지 말라는 것이다. 이 메서드를 호출하는 순간 1차 캐시부터 쓰기 지연 SQL 저장소까지 해당 엔티티를 관리하기 위한 모든 정보가 제거된다. 

이렇게 영속 상태였다가 더는 영속성 컨텍스트가 관리하지 않는 상태를 준영속 상태라 한다. 또한 이미 준영속 상태라면 영속성 컨텍스트가 지원하는 어떤 기능도 동작하지 않는다. 심지어 쓰기 지연 SQL 저장소의 INSERT SQL도 제거되어서 데이터베이스에 저장되지 않는다. 

 

영속성 컨텍스트 초기화 : clear() 

em.detach()가 특정 엔티티 하나를 준영속 상태로 만들었다면 em.clear()는 영속성 컨텍스트를 초기화해서 해당 영속성 컨텍스트의 모든 엔티티를 준영속 상태로 만든다. 아래의 예제를 보자.

//엔티티 조회, 영속 상태
Member member = em.find(Member.class, "memberA");

em.clear(); //영속성 컨텍스트 초기화 

//준영속 상태 
member.setUsername("changeName"); 

위 예제는 의도대로 잘 실행될까? 지금까지의 내용을 잘 따라왔다면 아.마.도 짐작했을 것이라 생각한다. 답은 아니다. clear가 된 시점에서 이미 memberA(member 변수)는 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으므로 준영속 상태다. 

member.setUsername("changeName"); 

그리고 준영속 상태이므로 영속성 컨텍스트가 지원하는 변경 감지는 동작하지 않는다. 따라서 회원의 이름을 변경해도 데이터베이스에 반영되지 않는다. 

 

영속성 컨텍스트 종료 : close() 

영속성 컨텍스트를 종료하면 해당 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티가 모두 준영속 상태가 된다. 아래의 예를 보자 

public void closeEntityManager() {
    EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");
    
    EntityManager em = emf.createEntityManager();
    EnrirtTransaction transaction = em.getTransaction();
    
    transaction.begin(); // 트랜잭션 - 시작
    
    Member memberA = em.find(Member.class, "memberA");
    Member memberB = em.find(Member.class, "memberB");
    
    transaction.commit(); //트랜잭션 커밋 
    
    em.close(); //영속성 컨텍스트 닫기(종료)
}

영속성 컨텍스트가 종료되어 더는 memberA, memberB가 관리되지 않는다. 

더보기

참고) 영속 상태의 엔티티는 주로 영속성 컨텍스트가 종료되면서 준영속 상태가 된다. 개발자가 직접 준영속 상태로 만드는 일은 드물다.

 

준영속 상태의 특징

그럼 준영속 상태의 엔티티는 어떻게 되는 것일까?

  • 거의 비영속 상태에 가깝다
    영속성 컨텍스트가 관리하지 않으므로 영속성 컨텍스트가 제공하는 어떤 기능도 동작하지 않는다.

  • 식별자 값을 가지고 있다
    비영속 상태는 식별자 값이 없을 수도 있지만 준영속 상태는 이미 한 번 영속 상태였으므로 반드시 식별자 값을 가지고 있다. 

  • 지연 로딩을 할 수 없다
    지연 로딩(Lazy Loading)은 실제 객체 대신 프록시 객체를 로딩해두고 해당 객체를 실제 사용할 때 영속성 컨텍스트를 통해 데이터를 불러오는 방법이다. 하지만 준영속 상태는 영속성 컨텍스트가 더는 관리하지 않으므로 지연 로딩 시 문제가 발생한다.

 

병합 : merge() 

준영속 상태의 엔티티를 다시 영속 상태로 변경하려면 병합을 사용하면 된다. merge() 메서드는 준영속 상태의 엔티티를 받아서 그 정보로 새로운 영속 상태의 엔티티를 반환한다. 

public <T> T merge(T entity);

 

Member mergeMember = em.merge(member); 

 

준영속 병합

아래의 예제를 통해 준영속 상태의 엔티티를 영속 상태로 변경해보자.

public mergeMember = em.merge(member);

    static EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook"); 
    
    public static void main(String args[]) {
        
        Member member = createMember("memberA", "회원1");
        member.setUsername("회원명변경"); //준영속 상태에서 변경
        mergeMember(member);
    }
    
    static Member createMember(String id, String username) {
        //==영속성 컨텍스트1 시작==//
        EntityManager em1 = emf.createEntityManager();
        EntityTransaction tx1 = em1.getTransaction();
        tx1.begin();
        
        Member member = new Member();
        member.setId(id);
        membersetUsername(username);
        
        em1.persist(member);
        tx1.commit();
        
        em1.close(); //영속성 컨텍스트1 종료 (준영속 상태)
        //==영속성 컨텍스트1 종료==//
        
        return member;
    }
    
    static void mergeMember(Member member) {
        //==영속성 컨텍스트2 시작 ==//
        EntityManager em2 = emf.createEntityManager();
        EntityTransaction tx2 = em2.getTransaction();
        
        tx2.begin();
        Member mergeMember = em2.merge(member);
        tx2.commit();
        
        //준영속 상태
        System.out.println("member = " + member.getUsername());
        
        //영속 상태
        System.out.println("mergeMember = " + mergeMember.getUsername());
        
        System.out.println("em2 contatins member = " + em2.contatins(member));
        System.out.println("em2 contatins mergeMember = " + em2.contains(mergeMember);
        
        em2.close();
        //==영속성 컨텍스트2 종료==//
    }
}

 

위 코드의 출력 결과는 다음과 같다. 

member = 회원명변경
mergeMember = 회원명변경
em2 contatins member = false
em2 contatins mergeMember = true

merge()의 동작 방식을 순서대로 분석해보자. 

  1. merge()를 실행한다.
  2. 파라미터로 넘어온 준영속 엔티티의 식별자 값으로 1차 캐시에서 엔티티를 조회한다.
    2-1. 만약 1차 캐시에 엔티티가 없으면 데이터베이스에서 엔티티를 조회하고 1차 캐시에 저장한다.
  3. 조회한 영속 엔티티(mergeMember)에 member 엔티티의 값을 채워 넣는다.
  4. mergeMember를 반환한다. 

병합이 끝나고 tx2.commit()를 호출해서 트랜잭션을 커밋했다. mergeMember의 이름이 "회원1"에서 "회원명변경"으로 변경되었으므로 변경 감지 기능이 동작해서 변경 내용을 데이터베이스에 반영한다. 

merge()는 파라미터로 넘어온 준영속 엔티티를 사용해서 새롭게 병합된 영속상태의 엔티티를 반환한다. 파라미터로 넘어온 엔티티는 병합 후에도 준영속 상태로 남아있다. 

 

비영속 병합

병합(merge)은 비영속 엔티티도 영속 상태로 만들 수 있다.

Member member = new Member();
Member newMember = em.merge(member); //비영속 병합
tx.commit();

병합은 파라미터로 넘어온 엔티티의 식별자 값으로 영속성 컨텍스트를 조회하고 찾는 엔티티가 없으면 데이터베이스에서 조회한다. 만약 데이터베이스에서도 발견하지 못하면 새로운 엔티티를 생성해서 병합한다. 

병합은 준영속, 비영속을 신경 쓰지 않는다. 식별자 값으로 엔티티를 조회할 수 있으면 불러서 병합하고 조회할 수 없으면 새로 생성해서 병합한다. 따라서 벼합은 save or update 기능을 수행한다. 

 

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메이븐이나 IDE (eclipse, IntelliJ ..etc)를 설치하는 방법도 소개가 되어있지만 이는 생략하는 것으로 한다. 또한 메이븐이아닌 그래들을 사용해도 무방하다. (나는 오히려 그래들을 애용하기에 그래들을 사용할 것이다)

H2 데이터베이스 설치 

예제는 MySQL이나 오라클 데이터베이스를 사용해도 되지만 설치하는 부담이 크다. 따라서 설치가 필요 없고 용량도 1.7M로 가벼운 H2 데이터베이스를 사용하겠다. 참고로 데이터베이스는 자바가 설치되어 있어야 동작한다. (실제로 테스트 용도로 로컬 환경 테스트까지 H2 데이터베이스를 사용하기도 한다, 로컬 상황에서는 상황에따라서 MySQL이나 Oracle 같은 상용 데이터베이스를 사용할 수도있고 H2 데이터베이스를 사용할 수도 있다,  주로 테스트 용도라는 것을 기억하자) 

H2 데이터베이스 설치 방법

http://www.h2database.com에 들어가서 All Platforms 또는 Platform-Independent Zip을 내려받아서 압축을 풀자. 압축을 푼 곳에서 bin/h2.sh를 실행하면 H2 데이터베이스를 서버 모드로 실행한다. (H2 데이터베이스는 JVM 메모리 안에서 실행되는 임베디드 모드와 실제 데이터베이스처럼 별도의 서버를 띄워서 동작하는 서버 모드가 있다) 

H2 데이터베이스를 서버 모드로 실행한 후에 웹 브라우저에서 http://localhost:8082를 입력하면 H2 데이터베이스에 접속할 수 있는 아래의 그림과 같은 화면이 나온다. 

위와같이 나오는대로 바로 connect 버튼을 누르면 이상없이 H2 데이터베이스로 접근할 수 있다. 그리고 아래와 같은 화면이 나온다.

 

예제 테이블 생성 

아래의 SQL을 입력하고 실행버튼을 선택하면 생성된 MEMBER 테이블을 볼 수 있다.

CREATE TABLE MEMBER (
    ID VARCHAR(255) NOT NULL.
    VAME VARCHAR(255),
    AGE INTEGER NOT NULL,
    PRIMARY KEY (ID)
)

 

메이븐 혹은 그래들에는 JPA의 구현체로 하이버네이트를 사용하기 위한 핵심 라이브러리를 추가한다. (메이븐 기준)

  • hibernate-core : 하이버네이트 라이브러리

  • hibernate-entitymanager : 하이버네이트가 JPA 구현체로 동작하도록 JPA 표준을 구현한 라이브러리

  • hibernate-jpa-2.1-api : JPA 2.1 표준 API를 모아둔 라이브러리

Maven의 pom.xml 부분의 의존성을 추가한다.

<dependencies>
    <!-- JPA, 하이버네이트-->
    <dependency>
        <groupId>org.hibernate</gorupId>
        <artifactId>hibernate-entitymanager</artifactId>
        <version>4.3.10.Final</version>
    </dependency>
    <!-- H2 데이터베이스 -->
    <dependency>
        <groupId>com.h2database</groupId>
        <artifactId>h2</artifactId>
        <version>1.4.187</version>
    </dependency>
</dependencies>

JPA에 하이버네이트 구현체를 사용하려면 많은 라이브러리가 필요하지만 핵심 라이브러리는 다음 2가지다. 

  • JPA, 하이버네이트(hibernate-entitymanager): JPA 표준과 하이버네이트를 포함되는 라이브러리, hibernate-entitymanager를 라이브러리로 지정하면 다음 중요 라이브러리도 함께 내려받는다.

    - hibernate-core.jar

    - hibernate-jpa-2.1-api.jar

  • H2 데이터베이스: H2 데이터베이스에 접속해야 하므로 h2 라이브러리도 지정했다.

위에서 생성했던 MEMBER 테이블과 매핑할 회원 클래스를 만들자

package jpabook.start;

public class Member {
    private String id;
    private String username;
    private Integer age;
    
    //Getterm Setter
    public String getId() {return id;}
    public void setId(String id) {this.id = id;}
    
    public String getUsername() {return username;}
    public void setUsername(String username){this.username = username;}
    
    public Integer getAge() {return age;}
    public void setAge(Integer age) {this.age = age}
    
}

아래에 표는 MEMBER 테이블과 Member 클래스의 매핑 정보이다.

매핑 정보

회원 객체

회원 테이블

클래스와 테이블

Member

MEMBER

기본 키

id

ID

필드와 컬럼

username

NAME

필드와 컬럼

age

AGE

 

아래 예제처럼 회원 클래스에 JPA가 제공하는 매핑 어노테이션을 추가하자.

package jpabook.start;

import javax.persistence.*;

@Entity
@Table(name="MEMBER")
public class Member {

    @Id
    @Column(name = "ID")
    private String id;
    
    @Column(name = "NAME")
    private String username;
    
    //매핑 정보가 없는 필드 
    private Integer Age;
    ...
}

 

회원 클래스에 매핑 정보를 표시하는 어노테이션을 추가했다. 여기서 쓰인 매핑 정보들을 하나씩 살펴보자.

  • @Entity

    이 클래스를 테이블과 매핑한다고 JPA에게 알려준다. 이렇게 @Entityrk 사용된 클래스를 엔티티 클래스라 한다.

  • @Table

    엔티티 클래스에 매핑할 테이블 정보를 알려준다. 여기서는 name 속성을 사용해서 Member 엔티티를 MEMBER 테이블에 매핑했다. 이 어노테이션을 생략하면 클래스 이름을 테이블 이름으로 매핑한다(더 정확히는 엔티티 이름을 사용한다)

  • @Id

    엔티티 클래스의 필드를 테이블의 기본 키(primary key)에 매핑한다. 여기서는 엔티티의 id 필드를 테이블의 ID 기본 키 컬럼에 매핑했다. 이렇게 @Id가 사용된 필드를 식별자 필드라 한다.

  • @Column 

    필드를 컬럼에 매핑한다. 여기서는 name 속성을 사용해서 Member 엔티티의 username 필드를 MEMBER 테이블의 NAME 컬럼에 매핑했다. 

  • 매핑 정보가 없는 필드 

    매핑 어노테이션을 생략하면 필드명을 사용해서 컬럼명으로 매핑한다. 여기서는 필드명이 age이므로 age 컬럼으로 매핑했다. 참고로 데이터베이스가 대소문자를 구분하지 않는다고 가정한다. 만약 대소문자를 구분하는 데이터베이스를 사용한다면 @Column(name = "AGE") 처럼 명시한다. 

 

persistence.xml 설정

JPA는 persistence.xml을 사용해서 필요한 설정 정보를 관리한다. 이 설정 파일이 METE-INF/persistence.xml 클래스 패스 경로에 있으면 별도의 설정 없이 JPA가 인식할 수 있다.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<persistence xmlns="httl://xmlns.jcp.org/xml/ns/persistence" version="2.1">
  <persistence-unit name="jpabook" >
    <properties>
        
        <!-- 필수 속성-->
        <property name="javax.persistence.jdbc.driver" value="org.h2.Driver"/>
        <property name="javax.persistence.jdbc.user" value="sa"/>
        <property name="javax.persistence.jdbc.password" value=""/>
        <property name="javax.persistence.jdbc.url" value="org.hibernate.dialect.H2Dialect"/>
        
        <!-- 옵션-->
        <property name="hibernate.show_sql" value="true" />
        <property name="hibernate.format_sql" value="true" />
        <property name="hibernate.use_sql_comments" value="true" />
        <property name="hibernate.id.new_generator_mappings" value="true" />
        
    </properties>
  </persistence-unit>
</persistence>

 

<persistence xmlns="httl://xmlns.jcp.org/xml/ns/persistence" version="2.1">

먼저 설정 파일은 persistence로 시작한다. 이곳에 XML 네임스페이스와 사용할 버전을 지정한다. JPA 2.1을 사용하려면 이 xmlns와 version을 명시하면 된다.

<persistence-unit name="jpabook" >

JPA 설정은 영속성 유닛(persistence-unit)이라는 것부터 시작하는데 일반적으로 연결할 데이터베이스당 하나의 영속성 유닛을 등록한다. 그리고 영속성 유닛에는 고유한 이름을 부여해야 하는데 여기서는 jpabook이라는 이름을 사용했다. 

다음으로 설정한 각각의 속성 값을 분석해보자.

<properties>
        
        <!-- 필수 속성-->
        <property name="javax.persistence.jdbc.driver" value="org.h2.Driver"/>
      ...

사용한 속성은 다음과 같다. 

  • JPA 표준 속성

    - javax.persistence.jdbc.driver : JDBC 드라이버 

    - javax.persistence.jdbc.user : 데이터베이스 접속 아이디

    - javax.persistence.jdbc.password : 데이터베이스 접속 비밀번호

    - javax.persistence.jdbc.url : 데이터베이스 접속 URL

  • 하이버네이트 속성 

    - hibernate.dialect : 데이터베이스 방언(Dialect) 설정 

이름이 javax.persistence로 시작하는 속성은 JPA 표준 속성으로 특정 구현체에 종속되지 않는다. 반면에 hibernate로 시작하는 속성은 하이버네이트 전용 속성이므로 하이버네이트에서만 사용할 수 있다. 사용한 속성을 보면 데이터베이스에 연결하기 위한 설정이 대부분이다.여기서 가장 중요한 부분은 hibernate.dialect다.

 

데이터베이스 방언 

JPA는 특정 데이터베이스에 종속적이지 않은 기술이다. 따라서 다른 데이터베이스로 손쉽게 교체할 수 있다. 그런데 각 데이터베이스가 제공하는 SQL 문법과 함수가 조금씩 다르다는 문제점이 있다. 

  • 데이터 타입 : MySQL은 VARCHAR, 오라클은 VARCHAR2를 사용
  • 다른 함수명 : 문자열을 자르는 함수로 SQL 표준은 SUBSTRING()를 사용하지만 오라클은 SUBSTR()을 사용한다. 
  • 페이징 처리 : MySQL은 LIMIT를 사용하지만 오라클은 ROWNUM을 사용한다. 

이처럼 SQL 표준을 지키지 않거나 특정 데이터베이스만의 고유한 기능을 JPA에서는 방언(DIalect)이라 한다. 애플리케이션 개발자가 특정 데이터베이스에 종속되는 기능을 많이 사용하면 나중에 데이터 베이스를 교체하기가 어렵다. 하이버네이트를 포함한 대부분의 JPA 구현체들은 이런 문제를 해결하려고 다양한 데이터베이스 방언 클래스를 제공한다.

개발자는 JPA가 제공하는 표준 문법에 맞추어 JPA를 사용하면 되고, 특정 데이터베이스에 의존적인 SQL은 데이터베이스 방언이 처리해준다. 따라서 데이터베이스가 변경되어도 애플리케이션 코드를 변경할 필요 없이 데이터베이스 방어만 교체하면 된다. (데이터베이스 방언을 설정하는 방법은 JPA에 표준화되어 있지 않다)

지금까지 persistence.xml 설정을 진행하였다. 이제 이 정보를 바탕으로 실제 JPA를 사용해본다.
아래의 예제는 애플리케이션을 시작하는 코드다.

package jpabook.start;

import javax.persistence.*
import java.util.List;

public class JpaMain {
    
    public static void main(String[] args) {
        
        //엔티티매니저 팩토리
        EntityManagerFactory = emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");
        
        //엔티티매니저 
        EntityManager em = emf.createEntityManager();
        
        //트랜잭션
        EntityTransaction tx = em.getTransaction();
        
        try {
            tx.begin(); //트랜잭션 시작
            logic(em); //비즈니스 로직
            tx.commit(); //트랜잭션 커밋
        } catch (Exception e) {
            tx.rollback(); //트랜잭션 롤백
        } finally {
            em.close(); //엔티티매니저 종료
        }
        emf.close(); //엔티티 매니저 팩토리 종료
    }
    
    //비즈니스 로직
    private static void logic(EntityManger em) {...}
}

 

코드는 크게 3부분으로 나뉘어 있다. 

  • 엔티티 매니저 설정

  • 트랜잭션 관리

  • 비즈니스 로직

엔티티 매니저 설정부터 살펴보자

엔티티 매니저 설정 

  • 엔티티 매니저 팩토리 생성

    JPA를 시작하려면 우선 persistence.xmldml의 설정 정보를 사용해서 엔티티 매니저 팩토리를 생성해야 한다. 이때 Persistence 클래스를 사용하는데 이 클래스는 엔티티 매니저 팩토리를 생성해서 JPA를 사용할 수 있게 준비한다. 이렇게 하면 META-INF/persistence.xml에서 이름이 jpabook인 영속성 유닛 persistence-unit을 찾아서 엔티티 매니저 팩토리를 생성한다. 이때 persistence.xml의 설정 정보를 읽어서 JPA를 동작시키기 위한 기반 객체를 만들고 JPA 구현체에 따라서는 데이터베이스 커넥션 풀도 생성하므로 엔티티 매니저 팩토리를 생성하는 비용은 아주 크다. 따라서 엔티티 매니저 팩토리는 애플리케이션 전체에서 딱 한번만 생성하고 공유해서 사용해야 한다.

  • 엔티티 매니저 생성

    엔티티 매니저 팩토리에서 엔티티 매니저를 생성한다. JPA의 기능 대부분을 이 엔티티 매니저가 제공한다. 대표적으로 엔티티 매니저를 사용해서 엔티티를 데이터베이스에 등록/수정/삭제/조회할 수 있다. 엔티티 매니저는 내부에 데이터소스(데이터베이스 커넥션)를 유지하면서 데이터베이스와 통신한다. 따라서 애플리케이션 개발자는 엔티티 매니저를 가상의 데이터베이스로 생각할 수 있다. 참고로 엔티티 매니저는 데이터베이스 커넥션과 밀접한 관계가 있으므로 스레드간에 공유하거나 재사용해서는 안된다.

  • 종료

    마지막으로 사용이 끝난 엔티티 매니저는 다음처럼 반드시 종료해야 한다.

    em.close(); // 엔티티 매니저 종료

    애플리케이션을 종료할 때 엔티티 매니저 팩토리도 다음처럼 종료해야 한다.

    emf.close(); //엔티티 매니저 팩토리 종료 

 

트랜잭션 관리

 

public static void logic(EntityManager em) {
    
    String id = "id1";
    Member member = new Member();
    member.setId(id);
    member.setUsername("지한");
    member.setAge(2);
    
    //등록
    em.persist(member);
    
    //수정
    em.setAge(20);
    
    //한 건 조회
    Member findMember = em.find(Member.class, id);
    System.out.println("findMember=" + findMember.getUsername() + ", age=" 
            + findMember.getAge());
    
    //목록 조회
    List<Memger> members = em.createQuery("select m from Member m", Member.class).getReusltList();
    System.out.println("mbmers.size=" + members.size());
    
    //삭제
    em.remove(member);
}

출력 결과는 다음과 같다. 

findMember=지한, age=20
members.size=1

비즈니스 로직을 보면 등록, 수정, 삭제, 조회 작업이 엔티티 매니저를 통해서 수행되는 것을 알 수 있다. 엔티티 매니저는 객체를 저장하는 가상의 데이터베이스처럼 보인다.

 

JPQL

하나 이상의 회원 목록을 조회하는 다음 코드를 자세히 살펴보자.

//목록 조회
TypedQuery<Member> query = em.createQuery("select m from Member m", Member.class);
List<Member> members = query.getResultList();

JPA를 사용하면 애플리케이션 개발자는 엔티티 객체를 중심으로 개발하고 데이터베이스에 대한 처리는 JPA에 맡겨야 한다. 바로 앞에서 살펴본 등록, 수정, 삭제, 한건 조회 예를 보면 SQL을 전혀 사용하지 않았다. 문제는 검색 쿼리다. JPA는 엔티티 객체를 중심으로 개발하므로 검색을 할 때도 테이블이 아닌 엔티티 객체를 대상으로 검색해야 한다. 

그런데 테이블이 아닌 엔티티 객체를 대상으로 검색하려면 데이터베이스의 모든 데이터를 애플리케이션으로 불러와서 엔티티 객체로 변경한 다음 검색해야 하는데, 이는 사실상 불가능하다. 애플리케이션이 필요한 데이터만 데이터베이스에서 불러오려면 결국 검색 조건이 포함된 SQL을 사용해야 한다. JPA는 JPQL(Java Persistence Query Language)이라는 객체지향 쿼리 언어를 제공한다. JPQL은 SQL과 문법이 거의 유사해서 SELECT, FROM, WHERE, GROUP, BY, HAVING, JOIN 등을 사용할 수 있다. 둘의 차이점은 아래와 같다.

  • JPQL은 엔티티 객체를 대상으로 쿼리한다.
  • SQL은 데이터베이스 테이블을 대상으로 쿼리한다.

방금 본 목록 조회에서 select m from Member m 이 바로 JPQL이다. 여기서 form Member는 회원 엔티티 객체를 말하는 것이지 MEMBER 테이블이 아니다. JPQL을 사용하려면 먼저 em.createQuery(JPQL, 반환타입) 메서드를 실행해서 쿼리 객체를 생성한 후 쿼리 객체의 getResultList() 메서드를 호출한다. JPA는 JPQL을 분석해 적절한 SQL을 만들어 데이터베이스에서 데이터를 조회한다. 

(JPQL은 대소문자를 명확하게 구분하지만 SQL은 관례상 대소문자를 구분하지 않고 사용하는 경우가 많다. ) 

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프로그래밍 공부/JPA

1. JPA 소개

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T아카데미에서 김영한님의 JPA 강의를 수강하였고, JPA에 큰 관심을 두게되었다. 그래서 모 개발자의 '자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍' 책을 공부하면서 정리하기로 하였다. 

 

우리는 어떤 프로젝트를 진행할 때, 어떤 데이터를 저장하고 조회해야하는 경우가 잦다. 데이터 베이스에는 관계형 데이터 베이스(RDB)와 최근에는(최근이라는 표현이 맞는지는 잘 모르겠다) No SQL이라 불리는 비관계형 데이터 베이스 또한 많이 쓰이고있다. (No SQL은 직접 공부해본적이 없어서 잘 모르겠지만) 관계형 데이터베이스는 가장 대중적이고 신뢰할 만한 안전한 데이터 저장소다. 그래서 자바로 개발하는 애플리케이션은 대부분 관계형 데이터베이스를 데이터 저장소로 사용한다. 

데이터 베이스를 관리하려면 SQL을 사용해야 한다. 자바로 작성한 애플리케이션은 JDBC API를 사용해서 SQL을 데이터베이스에 전달하는데, 자바 서버 개발자들에게 이것은 너무나 당연한 이야기이며 SQL도 잘 다룬다. 

하지만 실제 개발 업무를 하다보면 이 SQL을 다루는 일은 문제점이 있다. 

  • 진정한 의미의 계층 분할이 어렵다.

  • 엔티티를 신뢰할 수 없다.

  • SQL에 의존적인 개발을 피하기 어렵다.

 

JPA와 문제 해결

이제부터 소개할 JPA는 이러한 문제를 해결할 수 있다. 그렇다면 어떻게 해결하는 것일까?

JPA를 사용하면 객체를 데이터베이스에 저장하고 관리할 때, 개발자가 직접 SQL을 작성하는 것이 아니라 JPA가 제공하는 API를 사용하면 된다. 그러면 JPA가 개발자 대신에 적절한 SQL을 생성해서 데이터베이스에 전달한다. 

조회 기능 

ex) Member member = jpa.find(Member.class, memberId);  // 조회 

find() 메서드는 객체 하나를 데이터베이스에서 조회한다. JPA는 객체와 매핑정보를 보고 적절한 SELECT SQL을 생성해서 데이터베이스에 전달하고 그 결과로 Member 객체를 생성해서 반환한다. 

수정 기능

ex) Member member = jpa.find(Member.class, memberId);
member.setName("이름변경"); // 수정

JPA는 별도의 수정 메서드를 제공하지 않는다. 대신에 객체를 조회해서 값을 변경만 하면 트랜잭션을 커밋할 때 데이터베이스에 적절한 UPDATE SQL이 전달된다. 

연관된 객체 조회

ex) Member member = jpa.find(Member.class, memberId);
Team team = member.getTeam(); // 연관된 객체 조회 

JPA는 연관된 객체를 사용하는 시점에 적절한 SELECT SQL을 실행한다. 따라서 JPA를 사용하면 연관된 객체를 마음껏 조회할 수 있다.

지금까지 JPA의 CRUD API를 간략히 살펴보았다. 수정 기능과 연관된 객체 조회에서 설명한 것처럼 JPA는 SQL을 개발자 대신 작성해서 실행해주는 것 이상의 기능들을 제공한다. 

 

패러다임의 불일치 

객체지향 프로그래밍은 추상화, 캡슐화, 정보은닉, 상속, 다형성 등 시스템의 복잡성을 제어할 수 있는 다양한 장치들을 제공한다. 그래서 현대의 복잡한 애플리케이션은 대부분 객체지향 언어로 개발한다. 

비즈니스 요구사항을 정의한 도메인 모델도 객체로 모델링하면 객체지향 언어가 가진 장점들을 활용할 수 있다. 하지만 이렇게 정의한 도메인 모델을 저장할 때 발생하는데,  자바 내에서 이러한 객체를 파일로 저장하고 저장된 파일을 다시 객체로 바꾸는 기능이 있음에도 여러가지 상황적인 요소에 의해서 현실성이 없다. 결국  관계형 데이터 베이스에 객체를 저장하는 것이 현실적인 대안인데 이는 또 다른 문제점을 야기한다. 관계형 데이터 베이스는 데이터 중심으로 구조화되어 있고, 집합적인 사고를 요구한다. 그리고 객체지향에서 이야기하는 추상화, 상속, 다형성 같은 개념이 없다. 

객체와 관계형 데이터 베이스는 지향점이 다르므로 둘의 기능과 표현 방법도 다르다. 이것을 객체와 관계형 데이터베이스의 패러다임 불일치 문제라한다. 따라서 객체 구조를 테이블 구조에 저장하는 데는 한계가 있다. 

애플리케이션은 자바라는 객체지향 언어로 개발하고 데이터는 관계형 데이터베이스에 저장해야 한다면 패러다임의 불일치 문제를 개발자가 중간에서 해결해야 한다. 문제는 이런 객체와 관계형 데이터베이스 사이의 패러다임 불일치 문제를 해결하는 데 너무 많은 시간과 코드를 소비하는 데 있다. 

어찌됐건 패러다임의 불일치 문제를 해결하기 위해 데이터베이스의 같은 row를 조회할 때마다 같은 인스턴스를 반환하도록 구현하는 것은쉽지 않다. 게다가 여기에 여러 트랜잭션이 동시에 실행되는 상황까지 고려하면 문제는 더 어려워진다. 

 

JPA와 비교

JPA는 같은 트랜잭션일 때 같은 객체가 조회되는 것을 보장한다. 그러므로 다음 코드에서 member1과 member2는 동일성 비교에 성공한다.

String memberId = "100";
Member member1 = jpa.find(Member.class, memberId);
Member member2 = jpa.find(Member.class, memberId);

member1 == member2; // true (JDBC 통해서 member1, 2를 조회하게되면 이 값이 false가 나온다)

객체 비교하기는 분산 환경이나 트랜잭션이 다른 상황까지 고려하면 더 복잡해진다.

 

정리

객체 모델과 관계형 데이터베이스 모델은 지향하는 패러다임이 서로 다르다. 문제는 이 패러다임의 차이를 극복하려고 개발자가 너무 많은 시간과 코드를 소비한다는 점이다. 더 어려운 문제는 객체지향 애플리케이션답게 정교한 객체 모델링을 하면 할수록 패러다임의 불일치 문제가 더 커진다는 점이다. 그리고 이 틈을 메우기 위해 개발자가 소모해야 하는 비용도 점점 더 많아진다. 결국, 객체 모델링은 힘을 잃고 점점 데이터 중심의 모델로 변해간다. 

자바 진영에서는 오랜 기간 이 문제에 대한 숙제를 안고 있었고, 패러다임의 불일치 문제를 해결하기 위해 많은 노력을 기울여왔다. 그리고 그 결과물이 바로 JPA다. JPA는 패러다임의 불일치 문제를 해결해주고 정교한 객체 모델링을 유지하게 도와준다. 

 

JPA란 무엇인가? 

JPA(Java Persistence API)는 자바 진영ORM 기술 표준이다. JPA는 아래의 그림처럼 애플리케이션과

JPA

JDBC 사이에서 동작한다. 

 

그렇다면 ORM이란 무엇일까? ORM(Object-Relation Mapping)은 이름 그대로 객체와 관계형 데이터베이스를 매핑한다는 뜻이다. ORM 프레임워크는 객체와 테이블을 매핑해서 패러다임의 불일치 문제를 개발자 대신 해결해준다. ORM 프레임워크는 객체와 테이블을 매핑해서 패러다임의 불일치 문제를 개발자 대신 해결해준다. 예를 들어 ORM 프레임워크를 사용하면 객체를 데이터베이스에 저장할 때 INSERT SQL을 직접 작성하는 것이 아니라 객체를 마치 자바 컬렉션에 저장하듯이 ORM 프레임워크에 저장하면 된다. 그러면  ORM 프레임워크가 적절한 INSERT SQL을 생성해서 데이터베이스에 객체를 저장해준다. 

JPA를 사용해서 객체를 저장하는 코드는 다음과 같다.

jpa.persist(member); //저장

조회할 때도 JPA를 통해 객체를 직접 조회하면 된다. 

JPA를 사용해서 객체를 조회하는 코드는 다음과 같다 

Member member = jpa.find(memberId); //조회

 

ORM 프레임워크는 단순히 SQL을 개발자 대신 생성해서 데이터베이스에 전달해주는 것뿐만 아니라 앞서 이야기한 다양한 패러다임의 불일치 문제들도 해결해준다. 따라서 객체 측면에서는 정교한 객체 모델링을 할 수 있고 관계형 데이터베이스는 데이터베이스에 맞도록 모델링하면 된다. 그리고 둘을 어떻게 매핑해야 하는지 매핑 방법만 ORM 프레임워크에게 알려주면 된다. 덕분에 개발자는 데이터 중심인 관계형 데이터베이스를 사용해도 객체지향 애플리케이션 개발에 집중할 수 있다. 

어느 정도 성숙한 객체지향 언어에는 대부분 ORM 프레임워크들이 있는 각 프레임워크의 성숙도에 따라 단순히 객체 하나를 CRUD하는 정도의 기능만 제공하는 것부터 패러다임 불일치 문제를 해결해주는 ORM 프레임워크도 있다. 자바 진영에도 다양한 ORM 프레임워크들이 있는데 그중에 하이버네이트 프레임워크가 가장 많이 사용된다. 하이버네이트는 거의 대부분의 패러다임 불일치 문제를 해결해주는 성숙한 ORM 프레임워크다. 

JPA 소개 

과거 자바 진영은 엔터프라이즈 자바 빈즈(EJB)라는 기술 표준을 만들었는데 그 안에는 엔티티 빈이라는 ORM 기술도 포함되어 있었다. 하지만 너부 복잡하고 기술 성숙도도 떨어졌으며 자바 엔터프라이즈(J2EE) 애플리케이션 서버에서만 동작했다. 이때 하이버네이트라는 오픈소스 ORM 프레임워크가 등장했는데 EJB의 ORM 기술과 비교해서 가볍고 실용적인데다 기술 성숙도도 높았다. 또한 자바 엔터프라이즈 애플리케이션 서버 없이도 동작해서 많은 개발자가 사용하기 시작했다. 결국 EJB 3.0에서 하이버네이트를 기반으로 새로운 자바 ORM 기술 표준이 만들어졌는데 이것이 바로 JPA다. 

 

위의 그림처럼 JPA는 자바 ORM 기술에 대한 API 표준 명세다. 쉽게 이야기하면 인터페이스를 모아둔 것이다. 따라서 JPA를 사용하려면 JPA를 구현한 ORM 프레임워크를 선택해야 한다. 이 JPA를 구현한 ORM 프레임워크는 하이버네이트, EclipseLink, DataNucleus가 있는데 이 중에 하이버네이트가 가장 대중적이다. 

JPA라는 표준 덕분에 특정 구현 기술에 대한 의존도를 줄일 수 있고 다른 구현 기술로 손쉽게 이동할 수 있는 장점이 있다. 그리고 JPA 표준은 일반적이고 공통적인 기능의 모음이다. 따라서 표준을 먼저 이해하고 필요에 따라 JPA 구현체가 제공하는 고유의 기능을 알아가면 된다. 

 

왜 JPA를 사용해야 하는가?

JPA를 사용해야 하는 이유를 나열해본다. 

생산성

JPA를 사용하면 다음 코드처럼 자바 컬렉션에 객체를 저장하듯이 JPA에게 저장할 객체를 전달하면 된다. SQL을 작성하고 JDBC, API를 사용하는 지루하고 반복적인 일은 JPA가 대신 처리해준다. 

jpa.persist(member); //저장
Member member = jpa.find(memberId); //조회

따라서 지루하고 반복적인 코드와 CRUD용 SQL을 개발자가 직접 작성하지 않아도 된다. 더 나아가서 JPA에는 CREATE TABLE 같은 DDL 문을 자동으로 생성해주는 기능도 있다. 이런 기능들을 사용하면 데이터베이스 설계 중심의 패러다임을 객체 설계 중심으로 역전시킬 수 있다.

 

유지보수

SQL에 의존적인 개발에서도 이야기했듯이 SQL을 직접 다루면 엔티티에 필드를 하나만 추가해도 관련된 등록, 수정, 조회 SQL과 결과를 매핑하기 위한 JDBC API 코드를 모두 변경해야 했다. 반면에 JPA를 사용하면 이런 과정을 JPA가 대신 처리해주므로 필드를 추가하거나 삭제해도 수정해야 할 코드가 줄어든다. 따라서 개발자가 작성해야 했던 SQL과 JDBC API 코드를 JPA가 대신 처리해주므로 유지보수해야 하는 코드 수가 줄어든다. 또한 JPA가 패러다임의 불일치 문제를 해결해주므로 객체지향 언어가 가진 장점들을 활용해서 유연하고 유지보수하기 좋은 도메인 모델을 편리하게 설계할 수 있다.

 

패러다임의 불일치 해결

지금까지 패러다임의 불일치 문제가 얼마나 심각한지 다루었고, JPA를 통한 해결책도 간단히 보았다. JPA는 상속, 연관관계, 객체 그래프 탐색, 비교하기와 같은 패러다임의 불일치 문제를 해결해준다. 

 

성능

JPA는 애플리케이션과 데이터베이스 사이에서 다양한 성능 최적화 기회를 제공한다. JPA는 애플리케이션과 데이터베이스 사이에서 동작한다. 이렇게 애플리케이션과 데이터베이스 사이에 계층이 하나 더 있으면 최적화 관점에서 시도해 볼 수 있는 것들이 많다. 같은 트랜잭션 안에서 같은 회원을 두 번 조회하는 코드의 경우 JDBC API를 사용해서 해당 코드를 직접 작성했다면 회원을 조회할 때마다 SELEECT SQL을 사용해서 데이터베이스와 두 번 통신했을 것이다. JPA를 사용하면서 회원을 조회하는 SELECT SQL을 한 번만 데이터베이스에 전달하고 두 번째는 조회한 회원 객체를 재사용한다. (참고로 하이버네이트는 SQL 힌트를 넣을 수 있는 기능도 제공한다)

 

데이터 접근 추상화와 벤더 독립성 

관계형 데이터베이스는 같은 기능도 벤더마다 사용법이 다른 경우가 많다. 단적인 예로 페이징 처리는 데이터베이스마다 달라서 사용법을 각각 배워야 한다. 결국, 애플리케이션은 처음 선택한 데이터베이스 기술에 종속되고 다른 데이터베이스로 변경하기는 매우 어렵다. 

 

표준

JPA는 자바 진영의 ORM 기술 표준이다. 앞서 이야기했듰이 표준을 사용하면 다른 구현 기술로 손쉽게 변경할 수 있다. 

 

 

 

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