[JPA] 영속성 컨텍스트란

영속성 컨텍스트

정의

영속성 컨텐스트란 엔티티를 영구 저장하는 환경이라는 뜻이다. 애플리케이션과 데이터베이스 사이에서 객체를 보관하는 가상의 데이터베이스 같은 역할을 한다. 엔티티 매니저를 통해 엔티티를 저장하거나 조회하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다. 

생성 및 접근 방법

• 엔티티 매니저를 생성할 때 하나 만들어진다.
• 엔티티 매니저를 통해서 영속성 컨텍스트에 접근하고 관리할 수 있다.

엔티티의 생명주기

• 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 아직 영속성 컨텍스트에 저장하지 않은 상태를 비영속(new/transient)라 한다.

Member member = new Member();

영속

• 엔티티 매니저를 통해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장하는 것, 이는 곧 영속성 컨텍스트에 의해 관리된다는 뜻이다.

em.persist(member);

준영속

• 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티 더이상 관리하지 않으면 준영속 상태가 된다. 특정 엔티티를 준영속 상태로 만드려면 em.datach()를 호출하면 된다. 

// 엔티티를 영속성 컨텍스트에서 분리해 준영속 상태로 만든다.
em.detach(member);
// 영속성 콘텍스트를 비워도 관리되던 엔티티는 준영속 상태가 된다.
em.clear();
// 영속성 콘텍스트를 종료해도 관리되던 엔티티는 준영속 상태가 된다.
em.close();

• 특징
  • 1차 캐시, 쓰기 지연, 변경 감지, 지연 로딩을 포함한 영속성 컨텍스트가 제공하는 어떠한 기능도 동작하지 않는다. 
  • 식별자 값을 가지고 있다. 

삭제

• 엔티티를 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제한다.

em.remove(member);

영속성 컨텍스트의 특징

영속성 컨텍스트의 식별자 값

영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값으로 구분한다. 따라서 영속 상태는 식별자 값이 반드시 있어야 한다. 

영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장

JPA는 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간, 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터 베이스에 반영하는데, 이를 flush라 한다. 

영속성 컨텍스트의 장점

영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리하면 다음과 같은 장점이 있다. 

1. 1차 캐시 
2. 동일성 보장 
3. 트랙잭션을 지원하는 쓰기 지연 
4. 변경 감지 (Dirty Checking) 
5. 지연 로딩 

1차 캐시

영속성 컨텍스트 내부에는 캐시가 있는데 이를 1차 캐시라고 한다. 영속 상태의 엔티티를 이곳에 저장한다. 1차 캐시의 키는 식별자 값(데이터베이스의 기본 키)이고 값은 엔티티 인스턴스이다. 조회하는 방법은 다음과 같다.

// em.find(엔티티 클래스 타입, 식별자 값);
Member member = em.find(Member.class, "member1");

조회의 흐름

1. 1차 캐시에서 엔티티를 찾는다
2. 있으면 메모리에 있는 1차 캐시에서 엔티티를 조회한다.
3. 없으면 데이터베이스에서 조회한다.
4. 조회한 데이터로 엔티티를 생성해 1차 캐시에 저장한다. (엔티티를 영속상태로 만든다)
5. 조회한 엔티티를 반환한다.

영속 엔티티의 동일성 보장

영속성 컨텍스트는 엔티티의 동일성을 보장한다.

Member a = em.find(Member.class, "member1");
Member b = em.find(Member.class, "member1");
System.out.print(a==b) // true

동일성 비교 : 실제 인스턴스가 같다. ==을 사용해 비교한다. 

동등성 비교 : 실제 인스턴스는 다를 수 있지만 인스턴스가 가지고 있는 값이 같다. equals()메소드를 구현해서 비교한다. 

트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연(transactional write-behind)

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.

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

• em.find(member)를 사용해 member를 저장해도 바로 INSERT SQL이 DB에 보내지는 것이 아니다. 엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 직전까지 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 모아둔다. 그리고 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 쿼리를 DB에 보낸다. 이것을 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이라 한다.

변경 감지

JPA로 엔티티를 수정할 때는 단순히 엔티티를 조회해서 데이터를 변경하면 된다.

변경감지의 흐름

1. 트랙잭션을 커밋하면 엔티티 매니저 내부에서 먼저 플러시가 호출된다.
2. 엔티티와 스냅샷을 비교하여 변경된 엔티티를 찾는다.
3. 변경된 엔티티가 있으면 수정 쿼리를 생성해서 쓰기 지연 SQL 저장소에 저장한다.
4. 쓰기 지연 저장소의 SQL을 플러시한다.
5. 데이터베이스 트랜잭션을 커밋한다.

변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티만 적용된다.

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

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

transaction.commit();

플러시

쓰기 지연, 변경 감지된 엔티티는 언제 데이터베이스에 반영될까? 플러시는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영하는 역할을 한다. 영속성 컨텍스트의 엔티티를 지우는게 아니라 변경 내용을 데이터베이스에 동기화하는 것이다.

플러시의 흐름

1. 변경 감지가 동작해서 스냅샷과 비교해서 수정된 엔티티를 찾는다.
2. 수정된 엔티티에 대해서 수정 쿼리를 만들거 SQL 저장소에 등록한다.
3. 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 데이터베이스에 전송한다.

플러시하는 방법

1. em.flush()
2. 트랙잭션 커밋시 자동 호출
3. JPQL 쿼리 실행시 자동 호출

지연로딩

• 엔티티를 DB에서 가져올 때 만약 연관 관계를 가진 다른 객체를 가지고 있을 때. 즉, 다대일 관계, 일대일 관계, 일대다, 다대다 관계 모두 마찬가지이다. 
• 객체 조회 시 항상 연관된 객체까지 함께 조회하는 것(즉시 로딩)은 효율적이지 않다. 그래서 JPA는 영속성 컨텍스트를 통해 엔티티가 실제로 사용되기 전까지 데이터베이스 조회를 지연할 수 있도록 제공하는데, 이를 지연 로딩이라고 한다. 
• 가능한 배경에는 Lazy 로딩 설정이 되어있는 엔티티는 로딩되는 시점에 프록시 객체로 가져온다. 후에 실제 객체를 사용하는 시점에(Team을 사용하는 시점에) 초기화가 된다. DB에 쿼리가 나간다. 
• 아래 예시를 보자. getTeam()으로 Team을 조회하면 프록시 객체가 조회가 된다. getTeam().getXXX()으로 팀의 필드에 접근 할 때, 쿼리가 나간다.

Team team = new Team();
team.setName("teamA");
em.persist(team);

Member member = new Member();
member.setUsername("memberA");
em.persist(member);

member.changeTeam(team);

em.flush();
em.clear();

Member findMember = em.find(Member.class, member.getId());

System.out.println(findMember.getTeam().getClass());
System.out.println("TEAM NAME : " + findMember.getTeam().getName());

Hibernate:
   select
      member0_.id as id1_4_0_,
      member0_.createdBy as createdB2_4_0_,
      member0_.createdDate as createdD3_4_0_,
      member0_.lastModifiedBy as lastModi4_4_0_,
      member0_.lastModifiedDate as lastModi5_4_0_,
      member0_.age as age6_4_0_,
      member0_.description as descript7_4_0_,
      member0_.locker_id as locker_10_4_0_,
      member0_.roleType as roleType8_4_0_,
      member0_.team_id as team_id11_4_0_,
      member0_.name as name9_4_0_
   from
      Member member0_
   where
      member0_.id=?
       
class hello.jpa.Team$HibernateProxy$z4JtUeLD // 프록시 객체

Hibernate:
   select
      team0_.id as id1_8_0_,
      team0_.createdBy as createdB2_8_0_,
      team0_.createdDate as createdD3_8_0_,
      team0_.lastModifiedBy as lastModi4_8_0_,
      team0_.lastModifiedDate as lastModi5_8_0_,
      team0_.name as name6_8_0_
   from
      Team team0_
   where
      team0_.id=?
       
TEAM NAME : teamA

결론

간단하게 영속성 컨텍스트에 대해서 알아보았다.