📘[Java] JPA 내부 동작 방식

JPA 내부 동작 메커니즘

다음은 JPA를 이해하기 위해 가장 중요한 개념 2가지다.

1. 객체와 관계형 데이터베이스 매핑
2. 영속성 컨텍스트

영속성 컨텍스트(Persistence Context)

영속성 컨텍스트란, 엔티티를 영구 저장하는 환경으로, 눈에 보이지 않는 논리적인 개념이다.
엔티티 매니저를 통해서 영속성 컨텍스트에 접근하는 방식이다.

엔티티와 엔티티 매니저

엔티티

• 엔티티(Entity)는 DB에 존재하는 하나의 Table을 클래스로 구현한 것이다.
• 엔티티 객체를 엔티티라고 한다.

엔티티 매니저

• 엔티티 매니저(Entity Manager)는 엔티티(객체)의 생명주기를 관리한다.
• 엔티티 매니저는 엔티티 객체를 영속성 컨텍스트에 저장해 관리한다.
• 즉, 엔티티와 영속성 컨텍스트 사이에 위치한다.

엔티티의 생명주기?

엔티티의 생명주기에 따라 분류해본다.

1. 비영속
   • 영속성 컨텍스트와 전혀 관계가 없는 새로운 상태를 뜻한다.
2. 영속(managed)
   • 영속성 컨텍스트에 의해 관리되는 상태를 뜻한다.
3. 준영속(detached)
   • 영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태를 뜻한다.
4. 삭제(removed)
   • 말 그대로 삭제를 뜻한다.
     
     

비영속

비영속 상태는 JPA에 관계 없이 객체만 생성하는 단계이다.

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

영속

영속 상태는 객체를 persist()를 통해 영속성 컨텍스트에 저장한 상태이다.

//객체를 생성한 상태(비영속) 
Member member = new Member(); 
member.setId("member1"); 
member.setUsername(“회원1”);

// 엔티티 매니저 호출
EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("JPA이름");
출처: https://devraphy.tistory.com/513 [개발자를 향하여:티스토리]
EntityManager em = emf.createEntityManager();
em.getTransaction().begin();

//객체를 저장한 상태(영속)
em.persist(member);

여기서 주의해야할 부분이 있다. 영속 상태가 되었다고 해서 곧바로 DB에 저장되는 것은 아니다!
그럼 언제 DB에 저장될까? -> 트랜잭션이 commit을 해야 DB에 저장된다!

영속성 컨텍스트의 장점

영속성 컨텍스트의 장점은 다음과 같다.

1. 1차 캐시

영속성 컨텍스트에는 1차 캐시라는 것이 존재하는데, 값이 존재한다면 DB에 접근할 필요 없이 1차 캐시에서 조회해 검색 속도를 높일 수 있다.
만약, 1차 캐시에 값이 없다면 DB에서 조회한 후 해당 값을 1차 캐시에 저장하고 반환한다.
하지만 1차 캐시는 한 트랜잭션 안에서만 유효하기 때문에 큰 성능 향상을 기대하기는 어렵다.

2. 동일성(identity) 보장

1차 캐시로 반복 가능한 읽기(REPEATABLE READ) 등급의 트랜잭션 격리 수준을 데이터베이스가 아닌 애플리케이션 차원에서 제공하는 기능이다.

3. 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연(transactional write-behind)

영속성 컨텍스트에는 1차 캐시가 존재하지만, 쓰기 지연 SQL 저장소라는 곳도 존재한다.
값 ‘A’를 persist()를 통해 등록하면, 일단 1차 캐시에 저장하고 JPA가 값 ‘A’를 분석해 insert SQL을 쓰기 지연 SQL 저장소에 저장한다.
다른 값을 또 persist하면, 해당 값의 SQL을 차곡차곡 쌓아 올린다.
이렇게 쌓인 SQL은 트랜잭션 commit 시점에 DB에 저장(flush)된다.

4. 변경 감지(Dirty Checking)

Member member = em.find(Member.class, 150L);
member.setName("HELLO");

위 코드가 동작하고 나면, em.persit(member)와 같은 코드 추가가 필요할까?
결론부터 이야기 하면, 필요 없다.
JPA의 목적에 대해서 생각해볼 필요가 있다.
JPA는 데이터를 자바 컬렉션(Collections)처럼 사용하기 위함인데, 컬렉션에서 데이터를 수정한 후에 다시 저장해주는 작업이 필요 했었나?
컬렉션에서는 그런 작업은 필요 없었다. 그러므로 JPA도 추가로 저장해주는 코드는 필요 없다.
JPA는 데이터베이스 트랜잭션 커밋 시점에 커밋을 수행하게 되면 내부적으로 flush가 호출된다.
그 후에는 엔티티와 스냅샷(SHAPSHOT)을 비교하는 동작을 수행한다.
즉, 1차 캐시 안에는 ID, Entity, SNAPSHOT(1차 캐시에 값이 들어왔을 때의 최초 시점) 이 존재한다.

5. 지연 로딩(Lazy Loading)

참고자료

[인프런]자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍(김영한) - 기본편
https://devraphy.tistory.com/513