영속성 관리 - 5

JPA가 제공하는 기능은 크게 엔티티와 테이블을 매핑하는 설계 부분과 매핑한 엔티티를 실제 사용하는 부분으로 나눌 수 있다.

이번 글에서는 매핑한 엔티티를 엔티티 매니저를 통해 어떻게 사용하는지 보자.

 

엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

데이터베이스를 하나만 사용하는 애플리케이션은 일반적으로 EntityManagerFactory를 하나만 생성한다.

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

 

이제부터 필요할 때마다 엔티티 매니저 팩토리에서 엔티티 매니저를 생성하면 된다.

// 엔티티 매니저 - 생성
EntityManager entityManager = entityManagerFactory.createEntityManager();

 

엔티티 매니저 팩토리를 만드는 비용은 상당히 크다.

따라서 한 개만 만들어서 애플리케이션 전체에서 공유하도록 설계되어 있다.

반면에 엔티티 매니저를 생성하는 비용은 거의 들지 않는다.

그리고 엔티티 매니저 팩토리는 여러 스레드가 동시에 접근해도 안전하므로 서로 다른 스레드가 공유해도 되지만, 엔티티 매니저는 여러 스레드가 동시에 접근하면 동시성 문제가 발생하므로 스레드 간에 절대 공유하면 안 된다.

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영속성 컨텍스트란?

영속성 컨텍스트란 엔티티를 영구 저장하는 환경이다.

 

예를 들어, persist() 메소드는 엔티티 매니저를 사용해서 회원 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다.

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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

엔티티의 생명 주기

 

• 비영속
  
  엔티티 객체를 생성했다.
  지금은 순수한 객체 상태이며 영속성 컨텍스트나 데이터베이스는 전혀 관련이 없다.
  

  	Member member = Member.builder()
                  	.id(id)
                  	.username("영준")
                  	.age(26)
                  	.build();

비영속 상태

• 영속
  
  엔티티 매니저를 통해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장했다.
  이렇게 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티를 영속 상태라 한다.
  즉, 영속 상태라는 것은 영속성 컨텍스트에 의해 관리된다는 뜻이다.
  그리고, find() 나 JPQL을 사용해서 조회한 엔티티도 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태이다.
  
  

영속 상태

• 준영속
  
  영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으면 준영속 상태가 된다.
  특정 엔티티를 준영속 상태로 만들려면 detach(), close(), clear()를 호출하면 된다.
  
  
• 삭제
  
  엔티티를 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제한다.

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영속성 컨텍스트의 특징

• 영속성 컨텍스트와 식별자 값
  
  영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값(@Id로 테이블의 기본 키와 매핑한 값)으로 구분한다.
  따라서 영속 상태는 식별자 값이 반드시 있어야 한다. (없으면 예외 발생)
  
  
• 영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장
  
  JPA는 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영하는데 이것을 플러시(flush)라 한다.
  
  
• 영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리하면 얻게 되는 장점
  
  - 1차 캐시
  - 동일성 보장
  - 트랜잭션을 지원하기 쓰기 지연
  - 변경 감지
  - 지연 로딩

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엔티티 조회

영속성 컨텍스트는 내부에 캐시를 가지고 있는데 이것을 1차 캐시라 한다.

영속 상태의 엔티티는 모두 이곳에 저장된다.

쉽게 이야기하면, 영속성 컨텍스트 내부에 Map이 하나 있는데 Key는 @Id로 매핑한 식별자고 값은 엔티티 인스턴스이다.

//엔티티를 생성한 상태(비영속)
String id = "identity";
Member member = Member.builder()
	.id(id)
	.username("영준")
	.age(26)
	.build();

//엔티티를 영속
entityManager.persist(member);

persist() 메소드를 호출하면 DefaultPersistEventListener 클래스에서 getEntityState(entity, entityName, entityEntry, source)를 호출하여 영속 상태를 확인한다.

member 엔티티는 비영속 상태이므로 TRANSIENT를 반환하는 것을 확인할 수 있다.

1차 캐시는 항상 Session과 연결된다.

AbstractEntityInsertAction 클래스의 makeEntityManaged()를 통해 마침내 1차 캐시에 엔티티가 저장되는 것을 확인할 수 있다. 

 

1차 캐시에서 조회

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

String id = "identity";
Member member = Member.builder()
        .id(id)
        .username("영준")
        .age(26)
        .build();

//1차 캐시에 저장됨
entityManager.persist(member);

//1차 캐시에서 조회
Member savedMember = entityManager.find(Member.class, id);

SessionImpl 클래스에서 getEntityUsingInterceptor 메소드 안에 getEntity(key)로 영속성 컨텍스트에 있는 1차 캐시를 조회 한다.

getEntity메소드는 entitiesByKey의 값을 가져오는 것이므로 1차 캐시의 Map을 return 한다.

데이터베이스에서 조회

find() 메소드를 호출했는데 엔티티가 1차 캐시에 없으면 엔티티 매니저는 데이터베이스를 조회해서 엔티티를 생성한다.

그리고 1차 캐시에 저장한 후에 영속 상태의 엔티티를 반환한다.

DefaultLoadEventListener 클래스에서 doLoad( ... ) 메소드를 통해 반환을 하는데, loadFromSessionCache( event, KeyToLoad, options) 메소드로 1차캐시에 존재하는지 판단한다.

1차 캐시에 없으면 2차 캐시를 조회하고 이곳도 없으면 데이터베이스 조회를 통해 엔티티를 찾는다.

AbstractLoadPlanBasedEntityLoader 클래스에 load( ... ) 메소드를 통해 쿼리를 날려 조회를 하는 것을 알 수 있다.

위에 persist()와 같이 TwoPhaseLoad 클래스의 addUninitializedEntity( ... ) 메소드를 통해 1차 캐시에 addEntity() 메소드로 저장되는 것을 알 수 있다.

엔티티들을 조회하면 메모리에 있는 1차 캐시에서 바로 불러온다.

따라서 성능상 이점을 누릴 수 있다.

영속 엔티티의 동일성 보장

class UserRepositoryTest {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;
    
    @Test
    void 동일성_동등성_체크() {
        //given
        UserEntity userEntity = userRepository.save(new EasyRandom().nextObject(UserEntity.class));

        //when
        UserEntity savedUserEntity1 = userRepository.findByIdentity(userEntity.getIdentity()).orElse(null);
        UserEntity savedUserEntity2 = userRepository.findByIdentity(userEntity.getIdentity()).orElse(null);

        if(savedUserEntity1 == savedUserEntity2) {
            assertTrue(true);
        }
        //then
        assertEquals(savedUserEntity1, savedUserEntity2);
    }   
    
}

find()를 반복해서 호출해도 영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 있는 같은 엔티티를 반환한다.

따라서 둘의 동일성은 보장된다.

결과적으로 영속성 컨텍스트는 성능상 이점과 엔티티의 동일성을 보장한다.

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엔티티 등록

package jpabook.start;

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

public class JpaMain {
    public static void main(String[] args) {

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

        // 엔티티 매니저 - 생성
        EntityManager entityManager = entityManagerFactory.createEntityManager();

        // 트랜잭션 - 획득
        EntityTransaction entityTransaction = entityManager.getTransaction();

        try {

            // 트랜잭션 - 시작
            entityTransaction.begin();
            // 비즈니스 로직 - 실행
            save(entityManager);
            
            //여기까지 insert SQL 을 데이터베이스에 보내지 않는다.
            
            // 트랜잭션 - 커밋
            entityTransaction.commit();
        } catch (Exception e) {
            // 트랜잭션 - 롤백
            entityTransaction.rollback();
        } finally {
            // 엔티티 매니저 - 종료
            entityManager.close();
        }

        // 엔티티 매니저 팩토리 - 종료
        entityManagerFactory.close();
    }

    private static void save(EntityManager entityManager) {

        Member A = Member.builder()
                .id("testA")
                .username("A")
                .age(27)
                .build();

        Member B = Member.builder()
                .id("testB")
                .username("B")
                .age(27)
                .build();
        
        entityManager.persist(A);
        entityManager.persist(B);
        
    }
}

 

엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 직전까지 데이터베이스에 엔티티를 저장하지 않고 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 차곡차곡 모아둔다.

그리고 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 쿼리를 데이터베이스에 보내는데 이것을 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이라고 한다.

 

먼저 회원 A를 영속화 했다.

영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 저장하고 쓰기 지연 SQL 저장소에 쿼리를 보관한다.

회원 A 영속

회원 B를 영속화했다.

마찬가지로 1차 캐시에 등록하고 쓰기 지연 SQL에 저장소에 쿼리를 저장한다.

회원 B 영속

마지막으로 트랜잭션을 커밋했다.

트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저는 우선 영속성 컨텍스트를 플러시한다.

플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 작업인데, 이때 create, update, delete한 엔티티를 데이터베이스에 반영한다.

즉, 쓰기 지연 SQL 저장소에 있는 모든 쿼리를 데이터베이스에 보낸다.

쓰기 지연, 커밋

트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이 가능한 이유

다음 로직을 2가지 경우로 생각하자

//트랜잭션 시작
begin();

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

//트랜잭션 커밋
commit();

1. 데이터를 저장하는 즉시 등록 쿼리를 데이터베이스에 보낸다.
   즉 save() 메소드를 호출할 때마다 즉시 데이터베이스에 등록 쿼리를 보낸다.
   그리고 마지막에 트랜잭션을 커밋한다.
2. 데이터를 저장하면 등록 쿼리를 데이터베이스에 보내지 않고 메모리에 모아 둔다.
   그리고 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 등록 쿼리를 데이터베이스에 보낸 후 커밋한다.

트랜잭션 범위 안에서 실행하므로 둘의 결과는 같다.

등록 쿼리를 언제 보내든 트랜잭션을 커밋하지 않으면 아무 소용이 없다.

따라서 이것이 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이 가능한 이유다.