📚 3/13(수) 내일배움캠프 Java-Spring 54일차 TIL - SpringData JPA 영속성 컨텍스트

📝  오늘의 학습 키워드 

• SpringData JPA - 영속성 컨텍스트

 

 

 

 

 

 

📍 영속성 컨텍스트란? 

  영속성 컨텍스트(Persistence Context)는 JPA(Java Persistence API)에서 핵심적인 개념 중 하나로, 엔티티(Entity) 객체를 관리하는 환경을 의미한다. 영속성 컨텍스트는 엔티티의 상태를 추적하고 관리하여 데이터베이스와의 상호작용을 담당한다. 엔티티를 영구 저장하는 환경으로 엔티티 매니저를 통해 영속성 컨텍스트에 접근한다.

 

📍 엔티티(Entity)란? 
 엔티티란 데이터베이스의 테이블에 대응하는 클래스라고 생각하면 된다. @Entity가 붙은 클래스는 JPA에서 관리하며 이를 엔티티라고 한다. 클래스 자체나 생성한 인스턴스도 엔티티라고 부른다.

📍 엔티티 매니저(Entity Manager)란? 
    엔티티 매니저란 영속성 컨텍스트에 접근하여 엔티티에 대한 데이터베이스 작업을 제공한다. 내부적으로 데이터베이스 커넥션을 사용해서 데이터베이스에 접근한다.

📍 영속성이란? 
  데이터를 생성한 프로그램이 종료되어도 사라지지 않는 데이터의 특성을 말한다. 영속성을 갖지 않으면 데이터는 메모리에서만 존재하게 되고 프로그램이 종료되면 해당 데이터는 모두 사라지게 된다. 그래서 우리는 데이터를 파일이나 DB에 영구 저장함으로써 데이터에 영속성을 부여한다.

 

 

 

 

 

 

📍 영속성 컨텍스트의 특징 

• 엔티티 관리 : 영속성 컨텍스트는 엔티티 객체를 관리한다. 엔티티 객체를 생성하고, 조회하고, 수정하고, 삭제하는 작업을 통해 엔티티의 생명주기를 추적하고, 엔티티의 상태를 관리한다.
• 엔티티와 데이터베이스 간의 매핑 : 영속성 컨텍스트는 엔티티와 데이터베이스 테이블 간의 매핑을 담당한다. 엔티티 객체의 상태 변경이 데이터베이스에 반영되도록 적절한 SQL 쿼리를 생성하고 실행한다.
• 동일성 보장 : 영속성 컨텍스트는 엔티티 객체의 동일성을 보장한다. 같은 엔티티 식별자(primary key)를 가진 엔티티 객체는 영속성 컨텍스트 내에서 동일한 인스턴스로 관리된다. 1차 캐시에 저장된 엔티티를 조회하기 때문에 하나의 트랜잭션에서 같은 키값으로 영속성 컨텍스트에 저장된 엔티티 조회 시, 같은 엔티티 조회를 보장한다. 
• 트랜잭션 범위 : 영속성 컨텍스트는 트랜잭션 범위 내에서 동작한다. 즉, 트랜잭션을 시작하고 종료할 때까지 엔티티의 변경을 추적하고 관리합니다. 트랜잭션이 종료되면 영속성 컨텍스트가 엔티티의 변경을 데이터베이스에 반영한다.
• 지연 로딩 : 영속성 컨텍스트는 지연 로딩(Lazy Loading)을 지원한다. 연관된 엔티티를 실제로 사용할 때까지 데이터베이스에서 데이터를 로드하지 않고, 필요할 때 로딩을 수행한다.
• 캐시 : 영속성 컨텍스트는 일종의 캐시 역할을 한다. 1차 캐시가 존재하며 Map<KEY, VALUE>로 저장된다. 이미 로드된 엔티티는 영속성 컨텍스트 내에 캐싱되어 재사용될 수 있으며, entityManager.find() 메소드 호출 시 영속성 컨텍스트의 1차 캐시를 조회한다. 조회한 엔티티가 존재할 경우 해당 엔티티를 반환하고, 엔티티가 없으면 데이터베이스에서 조회 후 1차 캐시에 저장 및 반환한다.

 

 

 

 

 

 

 

📍 영속성 컨텍스트 사용시 이점

  애플리케이션과 데이터베이스 사이에 영속성 컨텍스트라는 중간 계층이 있으면 버퍼링, 캐싱 등을 할 수 있다는 장점이 있다. 영속성 컨텍스트의 특징에 따른 이점을 알아보자.

 

 

• 1차캐시

  영속성 컨텍스트에는 1차 캐시가 존재하며 Map<key, value="">로 저장된다. e</key,>ntityManager.find() 메소드 호출 시 영속성 컨텍스트의 1차 캐시를 조회한다. 조회한 엔티티가 존재할 경우 해당 엔티티를 반환하고, 엔티티가 없으면 데이터베이스에서 조회 후 1차 캐시에 저장 및 반환한다.

<영속성 컨텍스트 1차 캐시 구조 - 출처: 스프링 부트 쇼핑몰 프로젝트 with JPA>

 

 

• 동일성 보장

하나의 트랜잭션에서 같은 키값으로 영속성 컨텍스트에 저장된 엔티티 조회 시, 같은 엔티티 조회를 보장한다. 1차 캐시에 저장된 엔티티를 조회하기 때문에 동일성 보장이 가능하다.

 

 

 

• 쓰기 지연

  영속성 컨텍스트에는 쓰기 지연 SQL 저장소가 존재한다. entityManager.persist()를 호출하면 1차 캐시에 저장되는 것과 동시에 쓰기 지연 SQL 저장소에 SQL문이 저장된다. 이렇게 SQL을 쌓아두고 트랜잭션을 커밋하는 시점에 저장된 SQL문들이 flush되면서 데이터베이스에 반영된다. 이렇게 모아서 보내기 때문에 성능에서도 이점을 볼 수 있다.

<영속성 컨텍스트 쓰기 지연 SQL 저장소 - 출처: 스프링 부트 쇼핑몰 프로젝트 with JPA>

 

 

• 변경 감지

  JPA는 1차 캐시에 데이터베이스에서 처음 불러온 엔티티의 스냅샷 값을 갖고 있다. 그리고 1차 캐시에 저장된 엔티티와 스냅샷을 비교 후 변경 내용이 있다면 UPDATE SQL문을 쓰기 지연 SQL 저장소에 담아둔다. 그리고 데이터베이스에 커밋 시점에 변경 내용을 자동으로 반영한다. 즉, 따로 update문을 호출할 필요가 없다.

 

 

 

 

 

 

📍 엔티티의 생명주기

  엔티티 생명주기의 종류로는 네가지가 있다.

 

<엔티티 생명주기 - 출처: 스프링 부트 쇼핑몰 프로젝트 with JPA>

 

• 비영속(new/transient) - 엔티티 객체가 만들어져서 아직 저장되지 않은 상태로, 영속성 컨텍스트와 전혀 관계가 없는 상태
• 영속(managed) - 엔티티가 영속성 컨텍스트에 저장되어, 영속성 컨텍스트가 관리할 수 있는 상태                                                                                 영속 상태에서 데이터베이스에 저장되지 않으며, 트랜잭션 커밋 시점에 데이터베이스에 반영
• 준영속(detached) - 엔티티가 영속성 컨텍스트에 저장되어 있다가 분리된 상태로, 영속성 컨텍스트가 더 이상 관리하지 않는 상태
• 삭제(removed) - 엔티티를 영속성 컨텍스트와 데이터베이스에서 삭제하겠다고 표시한 상태

 

 

 

 

 

 

📍 동작확인해보기

  상품 엔티티를 만들어서 영속성 컨텍스트에 저장 후, 데이터베이스에 반영해보자.

Item item = new Item();		// 1
item.setItemNm("테스트 상품");	

EntityManager em = entityManagerFactory.createEntityManager();	// 2

EntityTransaction transaction = em.getTransaction();		// 3
transaction.begin();		

em.persist(item);		// 4-1
em.flush(item).     // 4-2 (DB에 SQL 보내기/commit시 자동수행되어 생략 가능함)

transaction.commit();		// 5

em.close();			// 6


1️⃣  영속성 컨텍스트에 담을 상품 엔티티 생성
2️⃣  엔티티 매니저 팩토리로부터 엔티티 매니저를 생성
3️⃣  데이터 변경 시 무결성을 위해 트랜잭션 시작
4️⃣  영속성 컨텍스트에 저장된 상태, 아직 DB에 INSERT SQL 보내기 전
5️⃣  트랜잭션을 DB에 반영, 이 때 실제로 INSERT SQL 커밋 수행
6️⃣  엔티티 매니저와 엔티티 매니저 팩토리 자원을 close() 호출로 반환