영속성 컨텍스트란?
JPA를 이해하는 데 가장 중요한 용어는 영속성 컨텍스트(persistence context)이다. 우리말로 번역하자면 "엔티티를 영구 저장하는 환경"이라는 뜻이다. 엔티티 매니저를 이용하여 엔티티를 저장하거나 조회하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다.
JPA는 단순히 엔티티를 저장한다고 표현하면 안된다. 정확히 이야기하면 persist() 메소드를 엔티티 매니저를 사용해서 회원 엔티티들을 영속성 컨텍스트에 저장한다. 엔티티가 영속성 컨텍스트에 처음 진입할 때는
em.persist(member);와 같이 사용한다.
영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저를 생성할 때 함께 만들어진다. 그리고 엔티티 매니저를 통해서 영속성 컨텍스트에 접근할 수 있다. 영속성 컨텍스트를 관리할 수 있는 것이다. 영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리할 때의 생명 주기는 다음과 같다
- 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 아직 저장하지 않았다. 따라서 영속성 컨텍스트나 데이터베이스와는 전혀 관련이 없다. 이것을 비영속 상태라 한다.
Member member = new Member();
member.setId("member1");
member.setUsername("회원1");
영속
엔티티 매니저를 통해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장했다. 이렇게 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티를 영속 상태라 한다. 이제 회원 엔티티는 비영속 상태에서 영속 상태가 된다. 결국 영속 상태라는 것은 영속성 컨텍스트에 의해 관리된다는 뜻이다.
em.persist(member);
준영속
영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으면 준영속 상태가 된다. 특정 엔티티를 준영속 상태로 만들려면 em.detach()를 호출하면 된다. 또한, em.close()를 호출해서 영속성 컨텍스트를 닫거나, em.clear()를 호출해서 영속성 컨텍스트를 초기화해도 영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티는 준영속 상태가 된다.
em.detach(member);
삭제
엔티티를 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제한다.
영속성 컨텍스트의 특징
영속성 컨텍스트의 특징은 다음과 같다.
- 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. 식별자 값이 없으면 예외가 발생한다.
- 영속성 컨텍스트와 데이터베이스 저장
- 영속성 컨텍스트에 엔티티를 저장하면 이 엔티티는 언제 데이터베이스에 저장될까? JPA는 보통 트랜잭션을 커밋하는 순간 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영하는데 이것을 플러시(flush)라 한다. 자세한 내용은 조금 뒤에 있는 플러시에서 알아보자.
영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리하면 다음과 같은 장점이 있다
- 1차 캐시
- 동일성 보장
- 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연
- 변경 감지
- 지연 로딩
지금부터 영속성 컨텍스트가 왜 필요하고 어떤 이점이 있는지 엔티티를 CRUD하면서 그 이유를 하나씩 알아보자.
1차 캐시(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 키는 @Id로 매핑한 식별자 값이고 값은 엔티티 인스턴스다.
만약 em.find()를 호출했는데 엔티티가 1차 캐시에 없으면 엔티티 매니저는 데이터베이스를 조회해서 엔티티를 생성한다. 그리고 1차 캐시에 저장한 후에 영속 상태의 엔티티를 반환한다.
- em.find(Member.class, "member2")를 실행한다.
- member2가 1차 캐시에 없으므로 데이터베이스에서 조회한다.
- 조회한 데이터를 member2 엔티티로 생성해서 1차 캐시에 저장한다(영속 상태).
- 조회한 엔티티를 반환한다.
이제 member1, member2 엔티티 인스턴스는 1차 캐시에 있다. 따라서 이 엔티티들을 조회하면 따로 데이터베이스를 조회하지 않는다. 따라서 성능상 이점을 누릴 수 있다.
다음 코드를 통해 식별자가 같은 엔티티 인스턴스를 조회해서 비교해보자.
Member a = em.find(Member.class, "member1");
Member b = em.find(Member.class, "member1");
System.out.println(a == b); // 동일성 비교
여기서 a == b는 참일까 거짓일까? em.find(Member.class, "member1")를 반복해서 호출해도 영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환한다. 따라서 둘은 같은 인스턴스고 결과는 당연히 참이다. 따라서 영속성 컨텍스트는 성능상 이점과 엔티티의 동일성을 보장한다.
동일성 보장 동등성
- 동일성(identity): 실제 인스턴스가 같다. 따라서 참조 값을 비교하는 == 비교와 같다.
- 동등성(equality): 실제 인스턴스는 다를 수 있지만 인스턴스가 가진 값이 같으면 동등하다고 한다. equals() 메소드를 사용해서 비교한다.
쓰기 지연(엔티티 등록)
엔티티 매니저를 사용해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 등록해보자.
EntityManager em = emf.createEntityManager();
EntityTransaction transaction = em.getTransaction(); // 엔티티와 데이터 변경 시 트랜잭션 시작해야 한다.
transaction.begin(); // [트랜잭션] 시작
em.persist(memberA);
em.persist(memberB); // 여기까지 INSERT SQL을 데이터베이스에 보내지 않는다.
transaction.commit(); // [트랜잭션] 커밋
엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 전까지 데이터베이스에 엔티티를 직접 저장하지 않고 내부 캐시에 모아둔다. 그리고 트랜잭션을 커밋할 때 모아둔 INSERT SQL을 작고 모은다. 이를 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연(transactional write-behind)이라 한다.
엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 전까지 직접적으로 데이터베이스에 엔티티를 저장하지 않고 내부 캐시에 모아둔다.
트랜잭션을 커밋하면 모아둔 쿼리들을 데이터베이스에 보내는 방식으로 동작한다. 이를 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이라고 한다.
영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 회원 엔티티를 저장하면서 동시에 등록 쿼리를 만든다. 그 후, 트랜잭션을 커밋하면 쿼리가 실행된다. 예를 들어, persist(memberA)와 persist(memberB)를 호출한 후 트랜잭션을 커밋하면 INSERT 쿼리가 모여서 데이터베이스에 전달된다.
이 방식은 여러 엔티티를 등록할 때 트랜잭션을 커밋할 때까지 SQL을 모아두었다가 한꺼번에 보내기 때문에 성능 최적화에 유리하다.
변경 감지
JPA로 엔티티를 수정할 때는 엔티티를 조회하여 데이터만 변경하면 된다.
트랜잭션을 커밋하면 변경된 내용을 자동으로 데이터베이스에 반영하는데, 이를 변경 감지라고 한다.
변경 감지는 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티에만 적용된다. 비영속, 준영속처럼 영속성 컨텍스트의 관리를 받지 못하는 엔티티는 값을 변경해도 데이터베이스에 반영되지 않는다.
플러시 시점에 영속성 컨텍스트는 스냅샷과 엔티티를 비교하여 변경된 엔티티를 찾는다. 변경된 엔티티가 있으면 수정 쿼리를 생성해서 쓰기 지연 SQL 저장소에 보낸다. 이후 트랜잭션을 커밋하면 실제 데이터베이스에 반영된다.
동적 업데이트와 동적 인서트
상황에 따라 다르지만 컬럼이 대략 30개 이상이 되면 기본 방법인 정적 수정 쿼리보다 Dynamic Update를 사용한 동적 수정 쿼리 작성이 빠르다고 한다. @DynamicUpdate 어노테이션을 사용하면 수정된 데이터만 반영하여 동적으로 UPDATE SQL을 생성한다.
@Entity
@org.hibernate.annotations.DynamicUpdate
@Table(name = "Member")
public class Member { ... }이렇게 org.hibernate.annotations.DynamicUpdate 어노테이션을 사용하면 수정된 데이터만 사용하여 동적으로 UPDATE SQL을 생성한다. INSERT SQL도 동적으로 생성할 수 있다. 이와 같이 영속성 컨텍스트는 엔티티의 생명 주기를 관리하며, 다양한 기능을 통해 엔티티의 저장, 조회, 수정, 삭제를 효율적으로 처리한다.
엔티티 삭제
엔티티를 삭제하려면 먼저 삭제 대상 엔티티를 조회해야 한다.
Member memberA = em.find(Member.class, "memberA");
em.remove(memberA); // 엔티티 삭제em.remove()에 삭제 대상 엔티티를 넘겨주면 엔티티를 삭제한다.
물론 엔티티를 즉시 삭제하는 것이 아니라 엔티티 등록과 비슷하게 삭제 쿼리를 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다.
이후 트랜잭션을 커밋해서 플러시를 호출하면 실제 데이터베이스에 삭제 쿼리를 전달한다.
참고로 em.remove(memberA)를 호출하는 순간 memberA는 영속성 컨텍스트에서 제거된다. 이렇게 삭제된 엔티티는 재사용하지 말고 자연스럽게 가비지 컬렉션의 대상이 되도록 두는 것이 좋다.
플러시
플러시(flush)는 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영한다. 플러시를 실행하면 구체적으로 다음과 같은 일이 일어난다.
- 변경 감지가 동작하여 영속성 컨텍스트에 있는 모든 엔티티를 스냅샷과 비교해서 수정된 엔티티를 찾는다. 수정된 엔티티는 수정 쿼리를 만들어 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다.
- 쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 데이터베이스에 전송한다(등록, 수정, 삭제 쿼리).
영속성 컨텍스트를 플러시하는 방법은 3가지가 있다.
- em.flush()를 직접 호출한다.
- 엔티티 매니저의 flush() 메소드를 직접 호출해서 영속성 컨텍스트를 강제로 플러시한다. 테스트나 다른 프레임워크와 JPA를 함께 사용할 때를 제외하고는 거의 사용하지 않는다.
- 트랜잭션 커밋 시 플러시가 자동 호출된다.
- 데이터베이스에 변경 내용을 SQL로 전달하지 않고 트랜잭션만 커밋하면 어떤 데이터도 데이터베이스에 반영되지 않는다. 따라서 트랜잭션을 커밋하기 전에 꼭 플러시를 호출해서 영속성 컨텍스트의 변경 내용을 데이터베이스에 반영해야 한다. JPA는 이런 문제를 예방하기 위해 트랜잭션을 커밋할 때 플러시를 자동으로 호출한다.
- JPQL 쿼리 실행 시 플러시가 자동 호출된다.
- JPQL이나 Criteria 쿼리를 실행할 때는 쿼리 실행 전에 플러시가 자동으로 호출된다. 플러시가 발생하면 영속성 컨텍스트의 변경 사항이 데이터베이스에 반영된다.
em.persist(memberA);
em.persist(memberB);
em.persist(memberC);
// 중간에 JPQL 실행
query = em.createQuery("select m from Member m", Member.class);
List<Member> members = query.getResultList();먼저 em.persist()를 호출해서 엔티티 memberA, memberB, memberC를 영속 상태로 만들었다. 이 엔티티들은 영속성 컨텍스트에는 있지만 아직 데이터베이스에는 반영되지 않았다.
이때 JPQL을 실행하면 어떻게 될까? JPQL은 SQL로 변환되어 데이터베이스에서 엔티티를 조회한다. 그런데 memberA, memberB, memberC는 아직 데이터베이스에 없으므로 쿼리 결과로 조회되지 않는다. 따라서 쿼리를 실행하기 직전에 영속성 컨텍스트를 플러시해서 변경 내용을 데이터베이스에 반영해야 한다. JPA는 이런 문제를 예방하기 위해 JPQL을 실행할 때도 플러시를 자동으로 호출한다.
플러시 모드 옵션
엔티티 매니저에 플러시 모드를 직접 지정하려면 javax.persistence.FlushModeType을 사용하면 된다.
- FlushModeType.AUTO: 커밋이나 쿼리를 실행할 때 플러시(기본값)
- FlushModeType.COMMIT: 커밋할 때만 플러시
플러시 모드를 별도로 설정하지 않으면 AUTO로 동작한다. 따라서 트랜잭션 커밋이나 쿼리 실행 시에 플러시가 자동으로 호출된다. 대부분 AUTO 기본 설정을 그대로 사용한다. COMMIT 모드는 성능 최적화를 위해 사용할 수 있다.
준영속
지금까지 엔티티의 비영속 -> 영속 -> 삭제 상태 변화를 알아보았다. 이번에는 영속 -> 준영속 상태 변화를 알아보자. 영속성 컨텍스트가 관리하는 영속 상태의 엔티티가 영속성 컨텍스트에서 분리된 것을 준영속 상태라 한다. 따라서 준영속 상태의 엔티티는 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능을 사용할 수 없다. 영속 상태의 엔티티를 준영속 상태로 만드는 방법은 크게 3가지다. 순서대로 알아보자.
- em.detach(entity): 특정 엔티티를 준영속 상태로 전환한다.
- em.detach() 메소드는 특정 엔티티를 준영속 상태로 만든다.
- 먼저 회원 엔티티를 생성하고 영속화한 다음 em.detach(member)를 호출했다. 영속성 컨텍스트에 더는 해당 엔티티를 관리하지 않도록 하는 것이다. 이 메소드를 호출하는 순간 1차 캐시부터 쓰기 지연 SQL 저장소까지 해당 엔티티를 관리하기 위한 모든 정보가 제거된다.
- em.detach() 메소드는 특정 엔티티를 준영속 상태로 만든다.
public void testDetached() {
...
// 회원 엔티티 생성, 비영속 상태
Member member = new Member();
member.setId("memberA");
member.setUsername("회원1");
// 회원 엔티티를 영속 상태로 만듦
em.persist(member);
// 회원 엔티티를 준영속 상태로 전환
em.detach(member);
transaction.commit(); // 트랜잭션 커밋
}
- em.clear(): 영속성 컨텍스트를 완전히 초기화한다.
- em.detach()가 특정 엔티티만 준영속화한다면 em.clear()는 영속성 컨텍스트를 초기화해서 해당 영속성 컨텍스트의 모든 엔티티를 준영속 상태로 만든다.
// [엔티티 조회], 영속 상태
Member member = em.find(Member.class, "memberA");
em.clear(); // 영속성 컨텍스트 초기화
// 준영속 상태
member.setUsername("changeName");- em.close(): 영속성 컨텍스트를 종료한다.
- em.clear()가 특정 엔티티만 준영속화한다면 em.close()는 영속성 컨텍스트를 종료해서 해당 영속성 컨텍스트의 모든 엔티티를 준영속 상태로 만든다.
준영속 컨텍스트의 특징
그럼 준영속 상태인 회원 엔티티는 어떻게 되는 걸까?
- 거의 비영속 상태에 가깝다: 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으므로 1차 캐시, 쓰기 지연, 변경 감지, 지연 로딩 등을 포함한 영속성 컨텍스트가 제공하는 어떠한 기능도 동작하지 않는다.
- 식별자 값을 가지고 있다: 비영속 상태는 식별자 값이 없을 수도 있지만 준영속 상태는 이미 한 번 영속 상태였으므로 반드시 식별자 값을 가지고 있다.
- 지연 로딩을 할 수 없다: 지연 로딩(LAZY LOADING)은 실제 객체 대신 프록시 객체를 로딩해두고 해당 객체를 실제 사용할 때 영속성 컨텍스트를 통해 데이터를 불러오는 방법이다.
영속성 컨텍스트가 종료되어 더는 memberA, memberB가 관리되지 않는다.
Member mergeMember = em2.merge(member); // 이전 코드로 변경
member = em2.merge(member); // 현재 코드로 변경준영속 컨텍스트 병합(merge)
준영속 상태의 엔티티를 다시 영속 상태로 변경하려면 병합을 사용하면 된다. merge() 메소드는 준영속 상태의 엔티티를 받아서 그 정보로 새로운 영속 상태의 엔티티를 반환한다.
public <T> T merge(T entity);
준영속 상태의 엔티티를 영속 상태로 변경해보자.
public class ExamMergeMain {
static EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");
public static void main(String args[]) {
Member member = createMember("memberA", "회원1"); // 1
member.setUsername("회원명변경"); // 2
mergeMember(member); // 3
}
static Member createMember(String id, String username) {
// 영속성 컨텍스트 시작
}
}병합이 끝나고 tx2.commit()을 호출해서 트랜잭션을 커밋했다. mergeMember의 이름이 "회원1"에서 "회원명변경"으로 변경되었고, 변경 감지 기능이 동작해서 변경 내용을 데이터베이스에 반영한다.
merge()는 파라미터로 넘어온 준영속 엔티티를 사용해서 새롭게 병합된 영속 상태의 엔티티를 반환한다. 파라미터로 넘어온 엔티티는 병합 후에도 준영속 상태로 남아 있다. 예제 코드의 출력 부분을 보면 em.contains(entity)는 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티를 관리하는지 확인하는 메소드로 파라미터로 넘어온 값은 항상 false다. 반면에 mergeMember는 true를 반환한다. 따라서 준영속 상태인 member 엔티티와 영속 상태인 mergeMember 엔티티는 서로 다른 인스턴스다. 준영속 상태인 member는 이제 사용하면 안 된다. 따라서 다음과 같은 준영속 엔티티를 참조하던 변수를 영속 엔티티를 참조하도록 변경하는 것이 안전하다.
비영속 병합 병합은 비영속 엔티티도 영속 상태로 만들 수 있다.
Member member = new Member();
Member newMember = em.merge(member); // 비영속 병합
tx.commit();
정리
이번 장에서 학습한 내용을 정리해보자.
- 엔티티 매니저는 엔티티 매니저 팩토리에서 생성한다. 자바를 직접 다루는 J2SE 환경에서는 엔티티 매니저 팩토리를 만들고 그 내부에 영속성 컨텍스트도 함께 만들어진다. 이 영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저를 통해서 접근할 수 있다.
- 영속성 컨텍스트는 애플리케이션과 데이터베이스 사이에서 일종의 가상의 데이터베이스 같은 역할을 한다. 영속성 컨텍스트 내부에는 1차 캐시, 동일성 보장, 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연, 변경 감지, 지연 로딩 기능을 사용할 수 있다.
- 영속성 컨텍스트에 저장한 엔티티는 플러시 시점에 데이터베이스에 반영되며 트랜잭션을 커밋할 때 데이터베이스에 반영된다.
- 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티는 동일성 보장, 변경 감지, 지연 로딩 기능을 사용할 수 있다. 준영속 상태의 엔티티는 영속성 컨텍스트가 제공하는 기능을 사용할 수 없다.
- em.detach(), em.clear(), em.close()를 통해 엔티티를 준영속 상태로 만들 수 있다. em.merge()를 통해 준영속 상태의 엔티티를 다시 영속 상태로 변경할 수 있다.
- 트랜잭션 커밋 시 플러시가 자동으로 호출되어 변경 내용을 데이터베이스에 반영한다.
- JPQL 쿼리를 실행할 때도 플러시가 자동으로 호출된다.
지금까지 설명한 엔티티 매니저와 영속성 컨텍스트를 매핑하면 실질적으로 엔티티 매니저가 관리하는 엔티티를 어떻게 처리하는지 알 수 있다. 엔티티 매니저는 데이터베이스와 애플리케이션 사이에서 엔티티의 상태를 관리하는 중요한 역할을 한다.
Spring Data JPA :: Spring Data JPA
Oliver Gierke, Thomas Darimont, Christoph Strobl, Mark Paluch, Jay Bryant, Greg Turnquist Copies of this document may be made for your own use and for distribution to others, provided that you do not charge any fee for such copies and further provided that
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