[JPA]JPA와 영속성 컨텍스트

 

 

JPA는 객체와 데이터베이스 사이에서 데이터를 효율적으로 관리해주는 기술입니다.

이때 핵심 역할을 하는 것이 영속성 컨텍스트입니다.

영속성 컨텍스트는 엔티티를 저장하고 관리하는 메모리 공간으로, 객체의 상태를 추적하고 데이터베이스와의 동기화를 돕습니다.

이 글에서는 영속성 컨텍스트의 개념과 엔티티의 생명주기, 그리고 1차 캐시, 변경 감지, 쓰기 지연 등 주요 특징을 정리해보겠습니다.

01 엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

지난번 JPA를 시작하며 엔티티 매니저 팩토리를 통해 엔티티 매니저를 생성하는 과정을 거쳤습니다.

//엔티티 매니저 팩토리 생성
EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");

//엔티티 매니저 생성
EntityManager em = emf.createEntityManager();

엔티티 매니저 팩토리는 여러 스레드가 동시에 접근해도 안전하므로 서로 다른 스레드 간에 공유해도 되지만,

엔티티 매니저는 여러 스레드가 동시에 접근하면 동시성 문제가 발생할 수 있어 스레드 간에 절대 공유하면 안 됩니다.

또한, 엔티티 매니저는 데이터베이스 연결이 꼭 필요한 시점까지 커넥션을 얻지 않지만,

엔티티 매니저 팩토리는 생성할 때 커넥션풀이 만들어집니다.

02 영속성 컨텍스트란?

영속성 컨텍스트는 JPA의 핵심 개념으로, 엔티티를 저장하고 관리하는 메모리 공간입니다.

이를 통해 엔티티의 생명주기와 상태 관리가 이루어집니다.

03 엔티티의 생명주기

엔티티의 생명주기는 크게 4가지 단계로 나눌 수 있습니다.

• 비영속 : 영속성 컨텍스트와 전혀 관계가 없는 상태
  • 단순히 객체가 생성된 상태
• 영속 : 영속성 컨텍스트에 저장된 상태
  • 영속성 컨텍스트에 의해 관리되는 상태
  • find나 JPQL을 사용해서 조회한 엔티티, 저장한 상태 등
• 준영속 : 영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태
  • em.detach(엔티티) 해당 엔티티를 영속성 컨텍스트에서 분리
  • em.close(), em.clear() 호출로 영속성 컨텍스트를 초기화하면 준영속 상태가 됨
• 삭제 : 삭제된 상태

04 영속성 컨텍스트의 특징

엔티티 조회

• 1차 캐시 : 영속성 컨텍스트 내부 캐시에 영속 상태 엔티티가 저장됩니다.
  • 1차 캐시의 키는 식별자의 값으로 데이터베이스의 기본 키와 매핑되어 있습니다.
  • 따라서 같은 식별자의 엔티티를 여러 번 조회하면 동일한 객체(인스턴스)가 반환되어 동일성(==)이 보장됩니다.
• em.find(엔티티 클래스 타입, 엔티티 식별자 값)
  • 이 메서드를 호출하면 1차 캐시에서 엔티티를 먼저 찾고 거기에 없을 경우 데이터베이스에서 조회합니다.
  • 데이터베이스를 조회해 엔티티를 생성한 후 1차 캐시에 저장한 후에 영속 상태의 엔티티를 반환합니다.
• 영속 엔티티의 동일성 보장 → 반복해서 호출해도 영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환합니다.

엔티티 등록

• 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연 : 트랜잭션을 커밋하기 직전까지 데이터베이스에 엔티티를 저장하지 않고 내부 쿼리 저장소에 모아둡니다.
• 쓰기 지연은 트랜잭션의 성능 최적화를 위해 사용됩니다. 여러 번 persist()를 호출해도 즉시 SQL이 실행되지 않고 쿼리 저장소에 모아뒀다가 한 번에 데이터베이스로 전송되기 때문입니다.
• 트랜잭션 커밋 직전에만 데이터베이스에 SQL을 전달하면 됩니다.

엔티티 수정

• SQL 수정 쿼리를 사용할 경우 보통 각각 수정 쿼리를 따로 작성하므로 수정 쿼리가 많아집니다.
• JPA의 경우 단순히 엔티티를 조회해서 데이터만 변경하면 됩니다.
• 변경 감지 : 엔티티의 변경사항을 데이터베이스에 자동으로 반영하는 기능으로 영속 상태의 엔티티에만 적용됩니다.
• 스냅샷 : JPA는 엔티티를 영속성 컨텍스트에 보관할 때 최초 상태를 복사해서 저장합니다.
  • 스냅샷은 엔티티의 초기 상태를 복제해서 저장해 둔 것입니다. JPA는 트랜잭션 커밋 시점에 스냅샷과 현재 엔티티의 상태를 비교하여 변경된 필드를 찾고 SQL 쿼리를 생성합니다.
• 트랜잭션 커밋 후 플러시 시점에 스냅샷과 엔티티를 비교해서 변경된 엔티티를 찾습니다.
• 기본적으로 모든 필드를 업데이트 합니다.
  • 수정 쿼리가 항상 같습니다.
  • 동일한 쿼리를 보내면 이전에 파싱된 쿼리를 재사용할 수 있습니다.
• 그러나 컬럼이 30개 이상이 되면 @DynamicUpdate와 같은 동적 수정 쿼리가 빠릅니다.

엔티티 삭제

• 엔티티 등록과 비슷하게 삭제 쿼리를 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록합니다.
• 트랜잭션을 커밋해서 플러시를 호출하면 실제 데이터베이스에 삭제 쿼리를 전달합니다.
• em.remove(엔티티)를 호출하는 순간 영속성 컨텍스트에서 제거됩니다.

05 플러시

• 플러시란 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영하는 것입니다.
• 변경 감지가 동작해서 영속성 컨텍스트에 있는 모든 엔티티를 스냅샷과 비교해서 수정된 엔티티를 찾습니다.
• 수정된 엔티티는 수정 쿼리를 만들어 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록합니다.
• 이후 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 데이터베이스에 전송합니다.
• 플러시 방법
  • 직접 호출 : em.flush();
  • 트랜잭션 커밋 시 플러시 자동 호출
  • JPQL 쿼리 실행 시 플러시 자동 호출
• 플러시만 호출하면 SQL 쿼리만 데이터베이스로 전송될 뿐 트랜잭션이 커밋되는 것은 아닙니다
• 커밋 시점에 플러시가 자동으로 실행되고 변경 사항이 데이터베이스에 반영된 후 트랜잭션이 완료됩니다.

플러시 모드 옵션

플러시 모드를 직접 지정하려면 아래와 같이 설정할 수 있습니다.

javax.persistence.FlushModeType.AUTO //커밋 + 쿼리 실행 (기본값)
javax.persistence.FlushModeType.COMMIT //커밋할 때만

06 준영속

• 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능을 사용할 수 없음
• 준영속 상태로 만드는 방법
  • em.detach(엔티티) : 특정 엔티티만 준영속 상태로 전환
    • 1차 캐시부터 쓰기 지연 SQL 저장소까지 해당 엔티티 관리를 위한 모든 정보가 제거됩니다.
  • em.clear() : 영속성 컨텍스트 초기화
  • em.close() : 영속성 컨텍스트 종료
• 특징
  • 거의 비영속 상태에 가까움 : 1차 캐시, 쓰기 지연, 변경 감지, 지연 로딩을 포함한 영속성 컨텍스트가 제공하는 어떠한 기능도 동작하지 않습니다.
  • 식별자 값을 가지고 있습니다.
  • 지연 로딩을 할 수 없습니다.

병합

• 준영속 상태의 엔티티를 다시 영속 상태로 변경합니다.
• em.merge(엔티티) 를 호출하면 준영속 상태의 엔티티를 받아서 새로운 영속 상태의 엔티티를 반환합니다.
• 비영속 엔티티도 영속 상태로 만들 수 있습니다.
• save or update 기능을 수행합니다.