[JPA] 영속성 컨텍스트

JPA(Java Persistence API)를 이해하는 데 있어 가장 중요한 개념은 영속성 컨텍스트(Persistence Context)입니다. 영속성 컨텍스트는 엔티티의 생명주기를 관리하고 데이터베이스 접근을 최적화하는 핵심적인 역할을 수행합니다.

 

이 글은 영속성 컨텍스트를 통해 JPA의 내부 동작을 이해하기 위해 작성되었습니다.

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1. 엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저

JPA 애플리케이션은 데이터베이스와의 연결을 관리하고 엔티티를 조작하기 위해 엔티티 매니저 팩토리와 엔티티 매니저를 사용합니다.

// 엔티티 매니저 생성 (영속성 컨텍스트 생성)
EntityManager em = emf.createEntityManager();

// 트랜잭션 시작
EntityTransaction transaction = em.getTransaction();
transaction.begin();

// ...엔티티 조작...

// 트랜잭션 커밋
transaction.commit();

• EntityManagerFactory는 애플리케이션 실행 시점에 단 하나만 생성되는 객체
• 데이터베이스 연결 정보, JPA 설정 등을 바탕으로 EntityManagerFactory에 의해 EntityManager가 생성
• EntityManager는 실제 엔티티를 저장/조회/수정/삭제 하는데 사용되며, 영속성 컨텍스트에 접근하는 통로 역할
  (내부적으로 데이터베이스 커넥션을 사용하여 데이터베이스에 접근)

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2. 영속성 컨텍스트와 엔티티의 생명 주기

엔티티를 영구적으로 저장하는 환경이라는 논리적인 개념으로, EntityManager가 생성될 때 함께 생성됩니다.

영속성 컨텍스트 내에서 4가지 상태를 가지는 엔티티를 관리합니다.

 

엔티티의 생명주기

2.1. 비영속 (New/Transient)

// 객체를 생성
Member member = new Member();

• 영속성 컨텍스트와 전혀 관계가 없는 새로운 상태
• 객체를 생성했지만 아직 EntityManager에 저장되지 않음

2.2. 영속 (Managed)

// 객체를 영속화
em.persist(member);

• 영속성 컨텍스트에 관리되는 상태
• persist()를 통해 영속 상태로 전환되거나, 데이터베이스에서 조회되어 영속성 컨텍스트에 로드
• 영속 상태의 엔티티는 1차 캐시에 저장되며, Dirty Checking(변경 감지)의 대상

** Spring Data JPA의 save() 메서드는 새로운 엔티티라면 내부적으로 em.persist()를 호출

2.3. 준영속 (Detached)

// 영속성 컨텍스트에서 분리
em.detach(member);

• 영속성 컨텍스트에 저장되었다가 분리된 상태
• detach()를 호출하거나, 트랜잭션이 종료되면 발생

2.4. 삭제 (Removed)

// 삭제 상태로 전환
em.remove(member);

• 영속성 컨텍스트에서 삭제된 상태
• remove()를 호출하여 삭제 상태로 전환

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3. 영속성 컨텍스트의 이점

3.1. 1차 캐시

영속성 컨텍스트 내부에 존재하는 캐시 공간

// 1차 캐시에 저장됨
em.persist(member);

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

• persist()를 통해 영속성 컨텍스트에 저장된 객체를 다시 조회하면 DB가 아닌 컨텍스트에서 조회
• 만약, 1차 캐시에 없다면 DB에서 조회 후 1차 캐시에 저장 (이때, 바로 영속 상태가 됨)
• 동일한 트랜잭션 내에서 엔티티의 동일성을 보장하며, 반복적인 읽기 작업의 성능 향상

 

3.2. Dirty Checking(변경 감지)

// 영속 엔티티 조회
Member memberA = em.find(Member.class, "memberA");

// 영속 엔티티 데이터 수정
memberA.setUsername("hi");
memberA.setAge(10);

// 자동으로 UPDATE 쿼리를 실행합니다.

• 1차 캐시 안의 영속 상태 엔티티와 스탭샷을 비교하여 변경을 감지하여, JPA가 자동으로 변경된 내용을 감지하여 데이터베이스에 반영
• JPA는 flush()를 통해 transaction.commit() 호출 시점에 변경 감지, 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록, 저장소의 쿼리를 데이터베이스에 전송하게 되는데, 이러한 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연 (Transcation Wirte-Behind)을 통해 모든 쿼리들을 데이터베이스에 한 번에 전송하는 배치 처리로 성능 향상과 데이터 정합성을 유지

 

3.2.1. @Transactional(readOnly = true)와 Dirty Checking

@Transactional(readOnly = true)는 단순히 읽기 전용 설정이나, Master/Slave 데이터베이스 환경에서 읽기 전용 DB로의 읽기 작업 분산 처리 외에도, JPA의 영속성 컨텍스트 동작에 관여하여 성능을 최적화하는 역할을 합니다. 

@Transactional(readOnly = true)
public void updateMember(Member member) {
    member.setName("Changed Name");
    // 트랜잭션 커밋 시점에도 UPDATE 쿼리 발생 X
}

• 트랜잭션에 readOnly를 true로 적용하면, JPA는 해당 트랜잭션이 읽기 전용임을 인지하고 Dirty Checking를 수행하지 않음
• 스냅샷 저장 생략과 변경 감지 로직 건너뛰기를 통해 불필요한 스냅샷 비교 및 메모리 사용을 줄여 성능을 향상

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[참고]
https://www.inflearn.com/course/ORM-JPA-Basic

자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍 - 기본편 강의 | 김영한 - 인프런