OpenSource/JPA

JPA 연동 가이드 - 이론편

태하팍 2024. 9. 2. 16:44
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들어가기전 주저리

처음 DB를 연동할 때 jdbc를 통해 db를 연동했다가
sql mapper라는  iBATIS/MyBatis의 등장으로 편하게 사용하다가
사용하다보니 반복적인 sql들도 많고 sql에 의존적이여서 JPA라는 것을 통해 객체지향적인 개발에
좀 더 중점을 두게 되었습니다. 향후 어떻게 변할지 기대되네요 ㅎㅎ

JPA는 무엇일까요?

  • 오래전 자바 진영에서는 EJB(Enterprise Java Beans)라는 기술 표준을 만들었는데
    그안에 Entity bean이라는 ORM 기술이 포함되어있었습니다.
    하지만 너무 복잡하고 기술 성숙도가 떨어지고 J2EE 어플리케이션 서버에서만 동작 했습니다.
  • 이때 Hibernate라는 오픈소스 ORM프레임워크가 등장했는데 EJB의 ORM 기술과 비교해서
    가볍고 실용적인데다 기술 성숙도도 높았습니다.
  • 결국 EJB3.0에서 하이버네이트를 기반으로 새로운 자바 ORM기술표준이 만들어졌는데 이게 바로 JPA입니다.

  • 약자로는 JPA(Java Persistence Api)
  • Java ORM기술에 대한 API 표준명세, 즉 Interface!! 
    • 사용하려면 JPA를 구현한 ORM Framework를 선택해야 함.
    • 보편적으로 하이버네이트를 사용.
    • ORM(Object Relational Mapping) framework: DB와 Object를 매핑
      • 객체와 관계형 데이터베이스 간의 차이를 중간에서 해결!

JPA가 가지고 있는 숨겨진 비밀은?? 

첫번째, JPA는 특정 데이터베이스에 종속적이지 않는 기술 입니다.
각 DB마다 문법의 차이가 있는데 이 차이를 Dialect을 통해 해결할 수 있습니다.

Dialect

  • JPA는 각 DB에 맞는 Dialect을 제공 함.
  • ORM의 큰 특징중 하나는 객체 맵핑을 통해 자동으로 쿼리를 작성해주는 것입니다.
  • 하지만 수 많은 DBMS 종류가 있고 각 종류마다 쿼리가 조금씩 다르기 때문에,
  • 이를 알릴 수 있도록 데이터베이스 유형을 지정하도록 하는 것이 Dialect 설정 입니다.

https://docs.jboss.org/hibernate/orm/current/dialect/dialect.html

두번째로 영속 컨텍스트(persistence context)라는 저장소를 가지고 있습니다.

이 저장소는 2가지 형태인데요

1차 캐시와 SQL 저장소(쓰기 지연) 입니다.

자세한 내용은 아래에서 설명하도록 하겠습니다.

우선 

EntityManagerFactory & EntityManager

  • EntityManagerFactory는 Persistence class를 가지고 JPA를 사용할 수 있게 준비를 해주는데 한번만 생성하여 공유하는게 좋습니다.
  • EntitiyManager는 Entity를 Database에 CRUD 할 수 있습니다.
    • DB Connection과 밀접한 관계이기 때문에 쓰레드 간 공유나 재사용을 하지 않습니다.

  • 동작을 살펴보면
    • EntityManager는 데이터베이스 연결이 꼭 필요한 시점까지 커넥션을 얻지 않습니다.
      • 예를 들어 트랜젝션을 시작할 때 커넥션을 획득 합니다.


다시 돌아와서

영속성 컨텍스트(Persistence Context)

  • JPA 아키텍처를 이해하는데 핵심적인 요소 입니다.
  • 영속성 컨텍스트는 엔티티를 영구 저장하는 환경이라고 보시면 됩니다.
  • 위에서 언급한 엔티티 매니저로 엔티티를 저장하거나 조회하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리 합니다.
  • ex) em.persist(member);
  • 위의 소스는 단순히 엔티티를 저장한다로 표현했다면 더 정확히는 엔티티 매니저를 사용해서 member엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다고 볼 수 있습니다.
  • 또한 영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저를 생성할 때 하나 만들어 지고 엔티티 매니저를 통해서 영속성 컨텍스트에 접근 할 수 있고, 관리 할 수 있습니다.

엔티티의 생명주기

엔티티는 4가지 상태가 존재 합니다.

  • 비영속(new/transient) : 영속성 컨텍스트와 전혀 관계가 없는 상태 
    • 엔티티 객체를 저장하지 않고 생성만 한 상태 입니다.
    • ex) Member member = new Member();
    • member.setId("memberId");
    • member.setUsername("태하팍");
  • 영속(managed) : 영속성 컨텍스트에 저장된 상태
    • 엔티티 매니저를 통해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장 합니다.
    • 영속상태라는것은 영속성 컨텍스트에 의해 관리된다는 뜻 입니다.
    • ex) em.persist(member);
  • 준영속(detached) : 영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태
    • 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 관리하지 않으면 준영속 상태가 됩니다.
    • ex) em.detach(); or em.close(); or em.clear();  
  • 삭제(removed) :  삭제된 상태
    • 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제

영속성 컨텍스트(Persistence Context)의 특징으로 내부캐시를 가지고 있습니다.(1차 캐시)

  • 영속성 컨텍스트 내부에 Map이 하나 있는데 키는 @id로 매핑한 식별자고 값은 엔티티 인스턴스 입니다.
  • 1차 캐시에서 조회 시
  • ex) em.find();
  • 우선 캐시에서 식별자 값으로 엔티티를 찾습니다. 만약 찾는 엔티티가 있으면 데이터베이스를 조회하지 않고
    메모리에 있는 1차 캐시에서 엔티티를 조회 합니다.(@id로 매핑한 식별자가 key값)

 

  • 만약에 1차 캐시에 없으면 엔티티 매니저는 데이터베이스를 조회해서 엔티티를 생성 합니다.
  • 그리고 1차 캐시에 저장한 후에 영속 상태의 엔티티를 반환 합니다.

영속성 컨텍스트(Persistence Context)는 동일성을 보장 합니다.

  • Member a = em.find(Member.class, "member1");
  • Member b = em.find(Member.class, "member1");
  • System.out.Println(a == b); //  동일성 비교 
    • a == b는 참일까요? 거짓일까요?
    • em.find(Member.class, "member1");를 반복해서 호출해도 영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 있는 같은 엔티티를 반환 합니다.
    • 결론적으로 둘은 같은 인스턴스 입니다. 답은 "참" 입니다.
    • 즉, 영속성 컨텍스트는 1차 캐시를 통해 성능상 이점과 엔티티의 동일성을 보장 합니다.

영속성 컨텍스트(Persistence Context)는 쓰기 지연 SQL저장소를 가지고 있습니다.

  • 엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 직전까지 데이터베이스에 엔티티를 저장하지 않고 내부 쿼리 저장소에 SQL을 차곡차곡 모아둡니다.

 

  • 트랜젝션을 커밋할 때 모아둔 쿼리를 데이터베이스에 보내는데 이것을 트랜젝션을 지원하는 쓰기 지연(transactional write-behind)라고 합니다.

  • 위의 그림에서 1.commit()은 트랜잭션 커밋 입니다. 
    • 트랜잭션 커밋을 하면 엔티티 매니저는 우선 영속성 컨텍스트를 플러시(2. flush) 합니다.
    • flush는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화 하는 작업 입니다.
      • 즉, 쓰기 지연 SQL저장소에 있는 SQL을 DB로 보냅니다.
      • flush로 동기화를 한 후에 실제 데이터베이스 트랜젝션을 커밋 합니다.(3. commit)

영속성 컨텍스트(Persistence Context)의 1차 캐시를 통해 변경 감지를 합니다.

  • JPA로 엔티티를 수정할 때는 엔티티를 조회해서 데이터만 변경하면 됩니다.
  •  ex) // 영속 엔티티 조회 
    Member memberA = em.find(Member.class, "memberA");
    // 영속 엔티티 데이터 수정 
    memberA.setUsername("Teri");
    memberA.setAge(10);
  • 엔티티의 데이터만 변경했는데 어떻게 데이터베이스에 반영이 될까요??
    • 이렇게 엔티티의 변경사항을 데이터베이스에 자동으로 반영하는 기능을 "번경감지(dirty checking)"라고 합니다.

  • 변경감지 기능이 가능한 이유는 위의 그림처럼 JPA는 엔티티를 영속 컨텍스트에 보관할 때 최초상태(스냅샷)를 복사해서 저장해두기 때문 입니다.
  • 그리고 플러시 시점에 스냅샷과 엔티티를 비교해서 변경된 엔티티를 찾습니다.
  • 그림을 분석해보면
    트랜잭션을 커밋하면 엔티티 매니저 내부에서 먼저 flush()가 호출됩니다.
    그리고나서 엔티티와 스냅샷을 비교하여 변경된 엔티티를 찾습니다.
    변경된 엔티티가 있으면 수정쿼리를 생성해서 쓰기 지연 SQL 저장소에 보냅니다.
    쓰기 지연 저장소의 SQL을 데이터베이스에 보냅니다.
    데이터베이스 트랜잭션을 커밋 합니다.
  • 변경감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속상태의 엔티티에만 적용 됩니다.

수정쿼리는 JPA의 default는 엔티티의 모든 필드를 업데이트하는  쿼리 입니다.

단, 필드가 많거나 저장되는 내용이 너무 크면 수정된 데이터만 사용해서 동적 쿼리를 생성할 수 있습니다.
@Entity
@org.hibernate.annotations.DynamicUpdate  ← 요 어노테이션을 사용 합니다.
@Table(name="Member")
public class Member { ..블라블라.. }

대략 컬럼이 30개 이상이되면 수정쿼리(DynamicUpdate)가 더 빠르다고 합니다. 

팁. 플러시(flush)

  • flush는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 동기화 합니다.
  • 영속성 컨텍스트를 플러시 하는 방법은 3가지 입니다.
    • em.flush();를 직접 호출
    • transaction commit 시 flush가 자동호출
    • JPQL query 실행 시 flush가 자동 호출
  • flush mode의 default는 auto입니다.
    • 커밋이나 쿼리를 실행할 때 flush
  • 변경을 하려면 javax.persistence.FlushModeType.COMMIT(커밋할 때만 flush)로 변경 가능 합니다.
    • default : javax.persistence.FlushModeType.AUTO

에전에 회사 wiki에 정리했던 내용 입니다 ㅎㅎ

JPA의 구조와 특징들에서 학습을 했으니 이제 개발을 하러 gogogo!!

 

 

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