ORM - 영속성관리(엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저)

엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

JPA가 제공하는 기능을 크게 엔티티와 테이블을 매핑하는 설계 부분과 매핑한 엔티티를 실제 사용하는 부분으로 나눌 수 있다. 매핑한 엔티티를 엔티티 매니저(EntityMnager)를 통해 어떻게 사용하는지 알아보자

 

엔티티 매니저는 엔티티를 저장하고, 수정하고, 삭제하고, 조회하는 등 엔티티와 관련된 모든 일을 처리한다. 이름 그대로엔티티를 관리하는 관리자다. 개발자 입장에서는 엔티티 매니저를 엔티티를 저장하는가상의 데이터베이스로생각하면 된다. 

 

데이터베이스를 하나만 사용하는 애플리케이션은 일반적으로 EntityManagerFactory를 하나만 생성한다. 

 

엔티티 매니저 팩토리는 이름 그대로 에티티 매니저를 만드는 공장인데, 공장을 만드는 비용은 상당히 크다. 따라서 한 개만 만들어서 애플리케이션 전체에서 공유하도록 설계되어있다. 반면 공장에서 엔티티 매니저를 생성하는 비용은 거의 들지 않는다. 그리고 엔티티 매니저 팩토리는 여러 스레드가 동시에 접근해도 안전하므로 서로 다른 스레드 간에 공유해도 되지만, 엔티티 매니저는 여러 스레드가 동시에 접근하면 동시성 문제가 발생하므로 스레드 간에 절대 공유하면 안 된다. 

그림 3.1 일반적인 웹 어플리케이션

 

그림 3.1을 보면 하나의 EntityManagerFactoty에서 다수의 엔티티 매니저를 생성했다. EntityManger1은 아직 데이터베이스 커넥션을 사용하지 않는데, 엔티티 매니저는 데이터베이스 연결이 꼭 필용한 시점까지 커넥션을 얻지 않는다. 트랜잭션을 시작할 때 커넥션을 획득한다. 

 

하이버네트를 포하만 JPA 구현체들은 EntityManagerFactory를 생성할 때 커넥션풀도 만든다.

 

영속성 컨텍스트란?

JPA를 이해하는 데 가장 중요한 용어는 영속성 컨텍스트(persistence context)다. 한국어로 번역하기 애매하지만 해석하면 '엔티티를 영구 저장하는 환경'이라는 뜻이다. 엔티티 메니저로 엔티티를 저장하거나 조회하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스트에 엔티티를 보관하고 관리한다.

em.persist(member);

 

지금까지 이 코드를 단순히 회원 엔티티를 저장한다고 표현했다. 정확히 이야기하면 persist()메소드는 엔티티 메니저를 사용해서 회원 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장한다.

 

영속성 컨텍스트를 직접 본적은 없을 것이다. 이것은 논리적인 개념에 가깝고 눈에 보이지도 않는다. 영속성 컨텍스트는 엔티티 매니저를 생성할 때 하나 만들어진다. 즉 엔티티 매니저를 통해서 영속성 컨텍스트에 접근할 수 있고, 영속성 컨텍스트를 관리할 수 있다. 

💡 tip

여러 엔티티 매니저가 같은 영속성 컨텍스트에 접근할 수도 있다. 우선은 하나의 엔티티 매니저에 하나의 영속성 컨텍스트가 만들어 진다고 생각하자.

 

엔티티의 생명주기 

엔티티에는 4가지 상태가 존재한다.

• 비영속성(new/transient) : 영속성 컨텍스트와 전혀 관계가 없는 상태
• 영속(managed): 영속성 컨텍스트에 저장된 상태
• 준영속(detached): 영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태
• 삭제(remove): 삭제된 상태

 

그림 3.2 생명주기

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▼비영속

Member member = new Member();
member.setId("member1");
member.setUsername("회원1");

 

엔티티 객체 인스턴스를 막 생성했을 시점이다. 순수한 객체 상태이며 아직 저장되지 않았다. 즉 아직 영속성 컨텍스트나 데이터베이스와는 전혀 관련이 없다. 이것을 비영속 상태라고한다.

em.persist()호출 전, 비영속 상태

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▼영속

em.persist(member);

em.find(memberId);

//JPQL

 

엔티티 매니저를 통해서 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장했다. 이렇게 영속성 컨텍스트가 관리하는 엔티티를 영속 상태라 한다. 이제 회원 엔티티는 비영속 상태에서 영속 상태가 되었다. 회원 엔티티는 비영속 상태에서 영속 상태가 되었다. 결국 영속 상태라는 것은 영속상태 컨텍스트에 의해 관리된다는 뜻이다. 

그림 3.4 em.persist() 호출 후, 영속 상태

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▼준영속

//준영속 상태
em.detach();

//컨텍스트를 닫으
em.close();

//컨텍스트 초기화
em.clear();

 

영속성 컨텍스트가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 영속성 컨텍스트가 관리하지 않으면 준영속 상태가 된다.

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▼삭제

em.remove(member);

 

엔티티를 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제한다.

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영속성 컨텍스트의 특징

▼영속성 컨텍스트와 식별자 값

영속성 컨텍스트는 엔티티를 식별자 값(@Id로 테이블 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? JPA는보통 트랜잭션을 커밋하는 순간을 영속성 컨텍스트에 새로 저장된 엔티티를 데이터베이스에 반영하는데 이것을 플러시(flush)라 한다.

 

▼영속성 컨텍스트가 엔티티를 관리할 때의 장점

• 1차 캐시
• 동일성 보장
• 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연
• 변경 감지
• 지연로딩

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엔티티 조회

영속성 컨텍스트는 내부에 캐시를 가지고 있는데 이것을 1차 캐시라 한다. 영속상태의 엔티티는 모두 이곳에 저장된다. 쉽게 얘기하면 영속성 컨텍스트 내부에 Map이 하나 있는데 키는 @Id로 매핑한 식별자고 값은 엔티티 인스턴스다.

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

//엔티티를 영속
em.persist(member);

 

이 코드를 실행하면 그림 3.5처럼 1차 캐시에 회원 엔티티를 저장한다. 회원 엔티티는 아직 데이터베이스에 저장되지 않았다.

그림3.5 영속성 컨텍스트 1차 캐시

 

1차 캐시의 키는 식별자 값이다. 그리고 식별자값(@Id)은 데이터베이스 기본 키와 매핑되어 있다. 따라서 영속성 컨텍스트에 데이터를 저장하고 조회하는 모든 기준은 데이터베이스 기본 키 값이다.

 

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

//EntityManager.find()메소드 저의
public <T> T find find(Class<T> entityClass, Object primaryKey);

 

find()메소드를 보면 첫 번째 파라미터는 엔티티 클래스의 타입이고, 두 번째는 조회할 엔티티의 식별자 값이다. em.find()를 호출하면 먼저 1차 캐시에서 엔티티를 찾고 만약 찾는 엔티티가 1차 캐시에 없으면 데이터베이스에서 조회한다.

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1차 캐시에서 조회

그림 3.6을 1차 캐시에서조회

 

그림 3.6을 보자. em.find()를 호출하면 우선 1차 캐시에서 식별자 값으로 엔티티를 찾는다. 만약 찾는 엔티티가 있으면 데이터베이스를 조회하지 않고 메모리에 있는 1차 캐시에서 엔티티를 조회한다.

Member member = new Member();
member.setId("member1");
member.setUsername("회원1");

//1차 캐시에 저장됨
em.persist(member);

//1차 캐시에서 조회
Member findMember = em.find(Member.class,"member1");

 

위 코드는 1차 캐시에 있는 엔티티를 조회한다.

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데이터베이스에서 조회

만약 em.find()를 호출했는데 엔티티가 1차 캐시에 없으면 엔티티 매니저는 데이터베이스를 조회해서 엔티티를 생성한다. 그리고 1차 캐시에 저장한 후에 영속 상태의 엔티티를 반환한다.

Member findMember2 = em.find(Member.class, "member2");

1차 캐시에 없어 데이터베이스 조회

 

그림 3.7을 분석해 보자

1. em.find(Member.class,"member2")를 실행한다.
2. member2가 1차 캐시에 없으므로 데이터베이스에서 조회한다.
3. 조회한 데이터로 member2 엔티티를 생성해서 1차 캐시에 저장하다.(영속 상태)
4. 조회한 엔티티를 반환한다.

이제 member1, member2 엔티티 인스턴스는 1차 캐시에 있다. 따라서 이 엔티티들을 조회하면 메모리에 있는 1차 캐시에서 바로 불러온다. 따라서 성능상 이점을 누릴 수 있다.

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영속 엔티티의 동일성 보장

 

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 호출해도영속성 컨텍스트는 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환한다. 따라서 둘은 같은 인스턴스고 결과는 당연히 차이다. 따라서 영속성 컨텍스트는 성능상 이점과 엔티티의 동일성을 보장한다.

 

💡tip)

JPA는 1차 캐시를 통해 반복 가능한 읽기(REPEATABLE READ)등급의 트랜잭션 격리 수준을 데이터베이스가 아닌 애플리케이션 차원에서 제공한다는 장점이있다.

 

 

 

출처 - [자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍 - 저, 김영한]

http://www.acornpub.co.kr/book/jpa-programmig

자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍