[JPA] 영속성 컨텍스트 #2

영속성 컨텍스트 #1편 보러가기

 

오늘은 1편에 이어서 영속성 컨텍스트 2편을 포스팅해보려 한다.

 

영속성 컨텍스트 특징

• 1차 캐시
• 동일성(identity) 보장
• 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연(transactional write-behind)
• 변경 감지 (Dirty Checking)
• 지연 로딩 (Lazy Loading)

 

영속성 컨텍스트는 식별자 값으로 엔티티를 구분한다.

따라서 영속 상태는 식별자 값(@Id로 테이블의 기본키와 매핑한 값)이 반드시 있어야 한다!

 

영속성 컨텍스트에 엔티티를 저장하고 트랜잭션을 commit 하는 순간에 DB에 반영하는데, 이것을 플러시(flush)라고 한다.

 

 

 

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엔티티 조회

영속성 컨텍스트 내부에는 1차 캐시를 가지고 있다.

영속 상태 엔티티는 모두 이곳에 저장된다.

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

//em = 엔티티 매니저

 

em.persist()를 통해 엔티티는 1차 캐시라는 Map 형태의 저장 공간에 저장된다.

이때 key는 PK(Primary Key), value는 엔티티 객체 (member)가 된다.

 

이 상태에서 엔티티를 조회해보자.

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

 

find()
1번째 파라미터: 엔티티 클래스 타입
2번째 파라미터: 조회할 엔티티 식별자 값

find("member1")을 하면

먼저 1차 캐시에서 엔티티를 찾고, 없으면 DB에서 조회하게 된다.

 

Member member2 = em.find(Member.class, "member2");

 

1. "member2"라는 식별자를 가진 엔티티를 1차 캐시에서 찾았지만 없다.
2. 1차 캐시에 없어서 DB에서 조회한다.
3. 조회한 데이터를 1차 캐시에 저장한다. (이 때 영속 컨텍스트 안의 1차 캐시에 저장되기에, member2 엔티티는 영속 상태이다.)
4. 마지막으로, 조회한 엔티티인 member2를 반환한다.

1차 캐시의 이점

DB에 접근하기 전 1차 캐시를 먼저 조회해 저장된 객체를 가져오기 때문에, 성능상 이점이 있다.

 

BUT.. 크게 이점이 되지X

1차 캐시는 엔티티 매니저가 생성한 하나의 트랜잭션 안에서만 유효하다.

트랜잭션이 끝나는 것과 동시에 영속성 컨텍스트 영역이 닫히기 때문이다.

따라서 하나의 요청 내에서만 이용 가능하기 때문에 성능적으로 크게 이점이 되지는 않는다.

 

또한 "member1"을 계속 조회하여도 1차 캐시에 있는 엔티티 인스턴스를 반환하기에 전부 동일하다.

따라서 영속성 컨텍스트는 엔티티의 동일성을 보장한다.

 

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엔티티 등록

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

em.persist(memberA);
em.persist(memberB);
// 여기까지 INSERT SQL을 DB에 보내지 않음.

// 커밋하는 순간 DB에 INSERT SQL을 보낸다.
transaction.commit(); // [트랜잭션] 커밋

 

엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 직전까지 DB에 저장하지 않고, 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 모아둔다.

 

트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 쿼리를 DB에 보낸다.

이를 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연(transactional write-behind)라 한다.

 

먼저 memberA를 영속한다. 그림으로 알아보자!

em.persist(memberA);

 

 

그 다음, memberB를 영속한다.

em.persist(memberB);

 

영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 회원 엔티티를 저장하면서, 동시에 INSERT 쿼리를 만들어서 "쓰기 지연 SQL 저장소"에 보관한다.

 

이제 트랜잭션 커밋을 해보자.

transaction.commit();

트랜잭션 커밋을 하면 영속성 컨텍스트를 플러시(flush)한다.

(commit() 메서드가 호출 될 때, 내부적으로 flush()도 함께 수행된다.)

 

플러시란?

영속성 컨텍스트의 변경 내용을 DB에 동기화 하는 작업이다!

이때 등록, 수정, 삭제한 엔티티를 DB에 반영하게 된다.

따라서 "쓰기 지연 SQL 저장소"에 모인 쿼리를 DB에 보낸다.

이렇게 DB에 동기화 후, 실제 DB 트랜잭션을 커밋하게 된다. (그림에서 3번 작업)

 

결국 커밋하지 않으면, DB에 INSERT 쿼리를 보내도 아무 소용이 없다!!

이 기능을 잘 활용하면 DB에 한 번에 전달해서 성능 최적화를 할 수 있다.

 

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엔티티 수정 / dirty checking

엔티티를 수정하려면 SQL에서는 수정 쿼리를 쓰고 확인해야 한다.

하지만 JPA에서는 단순히 엔티티를 조회해서 데이터만 변경하면 된다.

 

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
memberA.setUsername("hi");
memberA.setAge(10);

// em.update(member); 데이터 수정 후 이런 코드를 넣어야하지 않을까?

transaction.commit(); // [트랜잭션] 커밋

 

데이터를 hi, 10으로 수정 후 em.update(member) 같은 코드를 실행해야 하는게 아닐까? 라고 생각할 수 있다.

(실제로는 없는 메소드)

 

하지만 데이터만 변경해도 DB에 자동으로 반영되는데, 이것을 변경 감지(dirty checking)이라 한다.

 

그림에 있는 스냅샷이 뭘까?

JPA는 엔티티를 영속성 컨텍스트에 보관(저장)할 때, 최초 상태를 복사해서 저장하는데 이것을 스냅샷이라 한다.

그리고 플러시 시점에 스냅샷과 엔티티를 비교하여 변경된 엔티티를 찾게 된다!

 

그림의 번호와 함께 순서를 알아보자.

1. 트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저 내부에서 먼저 플러시가 호출된다.
2. 엔티티와 스냅샷을 비교하여 변경된 엔티티를 찾는다.
3. 변경된 엔티티가 있으면 UPDATE 쿼리를 생성해서 쓰기 지연 SQL 저장소에 보낸다.
4. 쓰기 지연 저장소의 SQL을 DB에 보낸다.
5. DB 트랜잭션을 커밋한다.

변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용된다.

 

JPA의 기본 전략 장점

• 수정 쿼리가 항상 같고, 애플리케이션 로딩 시점에 미리 생성해두고 재사용이 가능하다.
• DB에 동일 쿼리를 보내면 한 번 파싱된 쿼리이기에 재사용이 가능하다.

JPA의 기본 전략 단점

• 엔티티의 모든 필드를 업데이트하기에 전송량이 증가한다.
• 컬럼이 30개 이상 되면, @DynamicUpdate를 사용한 동적 수정 쿼리가 더 빠르다.

 

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엔티티 삭제

엔티티를 삭제하려면 먼저 조회를 해야한다.

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

 

엔티티 수정과 비슷하게, DELETE 쿼리를 쓰기 지연 SQL 저장소에 저장한다.

이후 트랜잭션 커밋으로 플러시를 호출하면 실제 DB에 DELETE 쿼리를 전달한다.

 

em.remove(memberA)를 호출하는 순간 memberA는 영속성 컨텍스트에서 제거된다.

 

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엔티티 매니저, 영속성 컨텍스트, 트랜잭션의 관계

*스프링 컨테이너 기준

스프링 컨테이너는 트랜잭션 범위의 영속성 컨텍스트 전략을 기본적으로 사용한다.

 

즉, 트랜잭션의 범위와 영속성 컨텍스트의 생존 범위가 같다.

트랜잭션을 시작할 때 영속성 컨텍스트를 생성하고, 트랜잭션이 끝날 때 영속성 컨텍스트를 종료한다.

 

같은 트랜잭션

따라서 같은 트랜잭션 내에서는 여러 레포지토리의 엔티티 매니저를 사용해도, 같은 영속성 컨텍스트를 이용하게 된다!

 

예를 들어, 트랜잭션 범위의 한 클래스에서 레포지토리1의 em.persist()를 수행하는 것과, 레포지토리2의 em.persist()를 수행하는 것은 하나의 동일한 영속성 컨텍스트를 사용하고 있는 것이다.

 

다른 트랜잭션

그렇다면 트랜잭션이 다르면 어떻게 작동될까?

 

트랜잭션이 다르면 동일한 엔티티 매니저를 사용해도 다른 영속성 컨텍스트를 사용한다!

트랜잭션 범위의 A클래스, B클래스가 동일한 레포지토리의 em.persist()를 동시에 사용해도, 트랜잭션에 따라 접근하는 영속성 컨텍스트가 다르다.

즉, 스프링 컨테이너는 스레드마다 각각 다른 트랜잭션을 할당한다.

멀티 스레드 상황에서 안전성을 보장할 수 있다는 이점이 있다!

 

 

틀린 부분이 있으면 지적해주시면 감사하겠습니다.

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Reference

영속성 컨텍스트(Persistence Context) #2

 JPA 영속성 컨텍스트