JPA란?

JPA란?

"JPA는 자바 진영의 ORM 기술 표준이다. JPA는 아래의 그림처럼 애플리케이션과 JDBC 사이에서 동작한다"

그렇다면 ORM은 무엇일까? ORM은 객체와 관계형 데이터베이스를 매핑한다는 뜻이다. ORM 프레임워크는 객체와 테이블을 매핑해서 패러다임의 불일치 문제를 개발자 대신 해결해준다. 여기서 패러다임의 불일치 문제에 관해서는 JPA 사용 이유 부분에서 확인해보자.

과거 자바에서는 EJB(엔터프라이즈 자바 빈즈)라는 기술 표준을 만들었는데 그 안에는 엔티티 빈이라는 ORM 기술도 포함되어 있었다. 하지만 너무 복잡하고 기술 성숙도도 떨어져 이후에 나온 더 가볍고 실용적인 데다 기술 성숙도도 높은 하이버네이트라는 오픈소스 ORM 프레임워크에 밀렸다. 결국 EJB 3.0에서 하이버네이트를 기반으로 새로운 자바 ORM 기술을 만들었는데 이것이 JPA이다.

위의 그림을 보면 JPA는 자바 ORM 기술에 대한 API 표준 명세이다. 쉽게 말해서 인터페이스를 모아둔 것이다. 따라서 JPA를 사용하려면 아래 3개의 ORM 프레임워크를 선택해야 한다. 현재는 하이버네이트가 가장 대중적이다. 이러한 인터페이스의 장점이 무엇이 있을까? JPA라는 표준 덕분에 특정 구현 기술에 대한 의존도를 낮추고 다른 구현 기술로 손쉽게 이동할 수 있는 장점이 있다.

JPA 사용 이유

JPA를 사용하는 이유에 대해 알아보기 전에 JPA를 사용하기 전에 어떻게 관계형 데이터 베이스와 데이터를 주고 받았는지 알아보자.

JPA를 사용하기 전에는 SQL을 직접 다뤘는데 이때 발생하는 문제점이 많았다.

반복
SQL을 직접 다뤘을 때는 SQL문을 작성하고 JDBC API를 사용하여 개발자가 중간에서 직접 변환 작업을 해주어야 했다. 하지만 기능이 한가지만 있는 것이 아니였고, 문제는 많이 기능에 관해 너무 많은 SQL문과 JDBC API 코드를 작성해야 한다는 점이다.
SQL에 의존적인 개발
SQL에 의존적인 개발을 하면 물리적으로 SQL과 JDBC API를 데이터 접근 계층에서 숨기는 데 성공했을 지는 몰라도 논리적으로는 엔티티와 아주 강한 의존관계를 가지고 있다. 이런 강한 의존 관계 때문에 회원을 조회할 때는 물론이고 회원 객체에 필드를 하나 추가할 때도 DAO의 CRUD 코드와 SQL 대부분을 변경해야 하는 문제가 발생한다. 즉, 진정한 의미의 계층 분할이 어려워진다. 이 때문에 기능 변경 등의 이유가 있을 때 항상 SQL문을 확인해야 하고 SQL에 의존적인 개발을 피하기가 어려워진다. 이는 엔티티를 신뢰할 수 없다는 말에 귀결된다.
패러다임의 불일치
자바는 객체 지향 프로그래밍이고 관계형 데이터베이스 모델과 지향하는 패러다임이 다르다. 예를 들어 관계형 데이터베이스에는 상속이라는 기능이 없다. 또 객체는 참조를 이용해서 연관관계를 설정하는데 관계형 데이터베이스는 외래 키를 사용해서 연관관계를 설정한다. 이러한 차이를극복하기 위해 개발자가 너무 많은 시간과 코드를 소비한다. 이러한 이유로 객체 지향적이여야 하는 코드가 데이터 중심의 코드가 되어 버리는 역전 관계가 형성된다.

이러한 문제점들 때문에 JPA를 사용하는 이유는 명확해진다.

생산성
JPA를 사용하면 객체를 저장하듯 JPA에게 저장할 객체를 전달하면 된다. 따라서 위처럼 반복적인 코드와 SQL문을 직접 작성하지 않아도 된다. 또한 이러한 기능을 사용하면 데이터베이스 설계 중심의 패러다임을 객체 설계 중심으로 역전시킬 수 있다.
유지보수
패러다임의 불일치 해결
JPA는 상속, 연관관계, 객체 그래프 탐색, 비교하기와 같은 패러다임의 불일치 문제를 해결해준다.
성능
같은 트랜잭션에서 더티체킹을 통해 직접 전달하지 않아도 JPA가 대신 데이터를 DB로 전달하거나 한번 조회해서 가져온 데이터를 proxy 객체로 담아놔서 다음에 조회할때 DB에서 가져오지 않고 곧바로 proxy 객체에서 가져오는 등의 다양한 최적화 기회를 제공한다.
데이터 접근 추상화와 벤더 독립성
관계형 데이터베이스는 같은 기능도 종류마다 사용법이 다른 경우가 많았다. 하지만 JPA는 아래처럼 애플리케이션과 데이터베이스 사이에 추상화된 데이터 접근 계층을 제공해서 애플리케이션이 특정 데이터베이스 기술에 종속되지 않도록 한다.

6. 표준
JPA는 자바 진영의 ORM 기술 표준이기 때문에 다른 구현 기술로 손쉽게 변경 가능하다.

이렇게 JPA를 사용하는 이유를 알았으니 어떻게 환경을 구축할 수 있을까? 아래는 JPA 환경 구축에 대해 정리를 잘해놓은 다른 블로그이다.

JPA + Gradle 셋팅 및 정리(Hibernate, Spring data Jpa)

위 블로그를 이해하기 전 maven과 gradle의 차이점을 알고 읽는 것이 좋다고 생각하기 때문에 한번 찾아보길 바란다. 아주 간단히 말해서 maven보다 발전한 타입이 gradle인데 maven은 주로 xml 파일을 사용하고 gradle은 groovy와 kotlin을 사용한다. xml 파일은 정적이고 groovy와 kotlin이 사용자 친화적이고 많은 라이브러리를 사용할 수 있기 때문에 현재는 gradle을 주로 사용하는 추세이다. 하지만 블로그에서 말하는 것처럼 gradle도 xml 파일 사용이 가능하다는 점을 유의하기 바란다.

블로그를 요약하자면 다음과 같다.

우리가 현재 흔히 사용하고 있는 인터페이스를 상속 받아 사용하는 방법은 Hibernate가 아닌 Spring Data JPA를 사용하기 때문이다. Hibernate를 사용하기 위해서는 EntityManager가 필요한데 이를 persistence.xml 파일로 설정해서 사용한다. Spring Data JPA는 이미 EntityManager가 내부에 포함되어있는 상태이다. 그래서 보통 JPA를 사용할 때 application.yml 파일로 단순 설정만 하거나 하지만 예전에는 Hibernate를 직접 사용하기 때문에 persistence.xml 파일을 설정해서 사용한다.

즉, 정리하자면

Spring Data JPA 사용 : application.properties 또는 application.yml 에 정의
- CRUDRepository, JpaRepository를 상속해서 JPA 구현
Hibernate 사용 : resources/META-INF/persistence.xml에 정의
- EntityManagerFactory에서 EntityManager 생성.
- EntityManager로 각 클래스에 맞춰서 코딩.
Gradle에서 xml을 아예 사용하지 않는 것은 아니다.

JPA가 제공하는 기능은 크게 두 가지로 나뉜다.

엔티티와 테이블을 매핑하는 설계 부분
매핑한 엔티티를 실제 사용하는 부분

매핑한 엔티티는 엔티티 매니저를 통해 사용하는데 여기서 엔티티 매니저가 무엇인지 알아보자

엔티티 매니저는 엔티티에 관한 CRUD 등 엔티티와 관련된 모든 일을 처리한다. 개발자 입장에서 엔티티 매니저를 엔티티를 저장하는 가상의 DB라고 생각하면 편하다.

엔티티 매니저를 생성하려면 생성할 공장이 필요한데 JPA에서는 엔티티 매니저 팩토리를 생성해서 매니저를 가져온다. 하지만 공장에서 물건을 생산하는 비용은 적지만 공장 자체를 생성하는데는 많은 비용이 든다. JPA도 마찬가지다. 비용이 아주 많이 들기 때문에 DB를 하나만 사용하는 애플리케이션은 일반적으로 하나만 생성한다. 아래는 팩토리를 생성하는 코드이다.

EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");

이제 팩토리를 생성했으면 필요할 때마다 매니저를 생성하면 된다. 아래는 팩토리에서 매니저를 생성하는 코드이다.

EntityManager em = emf.createEntityManager();

팩토리는 생성하는데 비용이 많이 들지만 여러 스레드가 동시 접근이 가능하지만 엔티티 매니저는 동시 접근 시 동시성 문제가 발생함으로 절대 공유해서는 안된다.

그림과 같이 엔티티 매니저는 DB 연결이 꼭 필요한 시점까지 커넥션을 얻지 않는다. 예를 들어 트랜잭션이 시작할 때 커넥션을 획득한다. ‘커넥션을 연결 해놓으면 더 편할거 같은데 왜지?’라고 생각이 들 수 있다. 이에 관해서는 여러 이유가 있지만 일단 커넥션 풀은 한정적이다. 따라서 리소스 관리와 성능 향상을 위해 커넥션을 미루는 이유가 있다. 또 하나는 JPA는 지연 로딩을 허용한다. 이로 인해 불필요한 쿼리 실행을 방지하고 애플리케이션 성능을 향상시킬 수 있는데 지연 로딩에 관해서는 다음에 설명할 기회가 있을 것이다.

Persistence Contexts

JPA를 하면서 가장 중요한 단어라고 생각한다. 직역하면 ‘엔티티를 영구 저장하는 환경’이라고 할 수 있다. 엔티티 매니저로 엔티티를 조회하거나 저장하면 엔티티 매니저는 영속성 컨텍스에 엔티티를 보관하고 관리한다. 앞으로 편히 PC라고 부르겠다. PC는 엔티티 매니저를 생성할 때 하나 만들어진다. 엔티티의 생명주기를 PC와 관련해서 알아보겠다.

엔티티의 생명주기

아래는 엔티티의 생명주기를 나타낸 그림이다.

엔티티에는 4가지 상태가 존재한다.

비영속 : PC와 관련 없는 상태
영속 : PC에 저장된 상태
- 엔티티 매니저로 엔티티를 PC에 저장하는 등 PC가 관리하는 엔티티를 영속 상태라 함
- 영속 상태는 반드시 식별자 값이 있어야 한다. 없으면 예외가 발생함

준영속 : PC에 저장되었다가 분리된 상태
- PC가 관리하던 영속 상태의 엔티티를 PC가 관리하지 않는 상태를 준영속이라 함
- EX) em.detach(); em.close(); em.clear();
삭제 : 삭제된 상태
- EX) em.remove();

그렇다면 PC가 엔티티를 관리하면 어떠한 이점이 있을까?

PC가 엔티티 관리 시 장점

1차 캐시

PC는 내부에 캐시를 가지고 있는데 이것을 1차 캐시라고 한다. 쉽게 말해서 PC 내부에 Map이 하나 있는데 키는 @Id로 매핑한 식별자이고 값은 엔티티 인스턴스이다. 우리는 JPA 사용시 DB에 데이터를 삽입 전 PC에 먼저 값을 담는데 Map 형식으로 값을 담는다. 또한 em.find() 호출 시 메모리에 있는 1차 캐시에서 엔티티를 찾고 만약 찾는 엔티티가 없으면 DB에서 조회해서 엔티티를 생성한다 그리고 1차 캐시에 저장한 후에 영속 상태의 엔티티를 반환한다.

이렇게 member2 엔티티를 반환 받으면 다음에 조회할 때는 DB까지 가는 것이 아니라 1차 캐시에서 바로 반환해준다. 따라서 성능상 이점을 누릴 수 있다.

동일성 보장

Member a = em.find(Member.class, "Member1");
Member b = em.find(Member.class, "Member1");
System.out.println(a == b); //동일성 비교

Member1과 Member2 모두 영속 상태 일때 a == b 는 참일까 거짓일까? 1차 캐시에 있는 같은 엔티티 인스턴스를 반환하기 때문에 둘은 같은 인스턴스고 결과는 당연히 참이다. 따라서 엔티티의 동일성을 보장한다.

참고동등성: 실제 인스턴스는 다를 수 있지만 가지고 있는 값이 같다. equals() 메소드로 구현
동일성 : 실제 인스턴스가 같다. 참조 값을 비교하는 == 비교의 값이 같다.

트랜잭션을 지원하는 쓰기 지원

아래의 코드를 보자.

EntityManager em = emf.createEntityManager();
EntityTransaction transaction = em.getTransaction();

transaction.begin();

em.persist(memberA);
em.persist(memberB);

transaction.commit();

엔티티 매니저는 트랜잭션을 커밋하기 직전까지 DB에 엔티티를 저장하지 않고 내부 쿼리 저장소에 INSERT SQL을 모아둔다. 그리고 커밋 시 모아둔 쿼리를 한번에 DB에 보내는데 이것을 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연이라고 한다. 이 기능을 잘 활용하면 모아둔 쿼리를 한번에 전달해서 성능을 최적화할 수 있다.

변경 감지

SQL을 사용하면 수정 쿼리를 직접 작성해야 한다. 이렇게 되면 프로젝트가 커지고 요구사항이 늘어나면서 수정 쿼리도 점점 추가 된다. 이런 개발 방식의 문제점은 수정 쿼리가 많아지는 것은 물론이고 비즈니스 로직을 분석하기 위해 SQL을 계속 확인해야 한다. 즉 비즈니스 로직이 SQL에 의존하게 된다. 그렇다면 JPA는 어떻게 수정할까? JPA로 엔티티를 수정할 때는 단순히 엔티티를 조회해서 데이터만 변경하면 된다. em.update() 이런 메소드가 필요하다고 생각하겠지만 이런 메소드는 없다. 엔티티의 메소드만 변경했는데 어떻게 DB에 반영이 되는 걸까? 이렇게 변경사항을 자동으로 반영하는 기능을 변경 감지라고 한다.

JPA는 엔티티를 영속성 컨텍스트에 보관할 때, 최초 상태를 복사해서 저장해두는데 이것을 스냅샷이라 한다. 그리고 플러시 시점에 스냅샷과 엔티티를 비교해서 변경된 엔티티를 찾는다. 또한 영속 상태의 엔티티에만 적용된다.

그러면 JPA는 변경된 필드만 UPDATE 쿼리를 보내주는 것일까? 안타깝게도 JPA의 기본 전략은 엔티티의 모든 필드를 UPDATE한다. 하지만 JPA에서는 이러한 장점들 때문에 모든 필드를 업데이트 한다.

수정 쿼리가 항상 같다. 따라서 애플리케이션 로딩 시점에 수정 쿼리를 미리 생성해두고 재사용 가능하다.
DB에 동일한 쿼리를 보내면 DB는 이전에 한번 파싱된 쿼리를 재사용할 수 있다.

@org.hibernate.annotations.DynamicUpdate 어노테이션을 사용하는 하이버네이트 확장 기능을 통해 동적으로 UPDATE SQL을 생성할 수 도 있으니 너무 걱정은 하지 말자. 대략 컬럼이 30개 이상이 되면 동적 수정 쿼리가 빠르다고 한다.

참고

데이터를 저장할 때 데이터가 존재하는 필드만으로 INSERT SQL을 동적으로 생성하는 @DynamicInsert 도 있다. 보통 컬럼의 지정된 default 값을 유지, 적용시키며 INSERT할 때 사용할 수 있다.

플러시

플러시(flush())는 PC의 변경 내용을 DB에 반영한다. 플러시를 실행하면 구체적으로 다음과 같은 일이 일어난다.

변경 감지가 동작해서 PC에 있는 모든 엔티티를 스냅샷과 비교해서 수정된 엔티티를 찾는다.
수정된 엔티티는 수정 쿼리를 만들어 쓰기 지연 SQL 저장소에 등록한다
쓰기 지연 SQL 저장소의 쿼리를 DB에 전송한다

이런 플러시를 호출하는 방법은 3가지이다.

em.flush()를 직접 호출
PC를 강제로 플러시한다. 하지만 테스트나 다른 프레임워크와 JPA를 함께 사용할 때를 제외하고 거의 사용하지 않는다.
트랜잭션 커밋 시 플러시가 자동 호출
트랜잭션을 커밋할 때 JPA는 자동으로 플러시를 호출한다.
JPQL 쿼리 실행 시 자동 호출

먼저 JPQL(Java Persistence Query Language)이란 엔티티 객체를 조회하는 객체지향 쿼리다. 즉 SQL을 추상화하여 특정 DB에 의존하지 않는다. 즉, JPA만의 쿼리라고 볼 수 있다. 이러한 JPQL은 결국 SQL로 변환되서 DB에 보내진다.

이제 아래의 코드를 보자. member를 PC에 영속시키고 쿼리를 실행하기 직전에 PC를 플러시해서 변경 내용을 DB에 반영한다.

참고로 책에서는 식별자를 기준으로 조회하는 find() 메소드를 호출할 때는 플러시가 실행되지 않는다고 적혀있다. 그렇다면 왜 그럴까? 그 이유는 저번 주에 작성한 스크럼과 연관이 있다. JPA에서 find 메소드는 실행 시 PC의 1차 캐시를 먼저 조회하고 없으면 DB에서 찾아온다. 즉 find 메서드는 이미 영속성 컨텍스트에 캐시되어 있는 엔티티를 가져오는 작업이 주로 목적이므로, 플러시가 자동으로 일어나지 않는다. 이런 방식으로 JPA는 불필요한 DB 쿼리를 최소화하고 성능을 향상시킨다. 그러나 주의해야 할 점은 find 메소드를 통해 가져온 엔티티를 수정하고 해당 트랜잭션 내에서 변경을 커밋하지 않은 채로 다시 조회하는 경우, 이전 상태로 되돌릴 수 없으므로 주의해야 한다. 변경된 내용이 반영되지 않은 채로 엔티티를 다시 가져온다면 일관성 문제가 발생할 수 있기 때문이다.

em.persist(member);

qurey = em.createQuery("select m from Member m", Member.class);
List<Member> members = query.getResultList();

플러시 모드 옵션

FlushModeType.AUTO : 커밋이나 쿼리를 실행할 때 플러시
FlushModeType.COMMIT : 커밋할 때만 플러시

별도로 설정하지 않으면 AUTO로 동작한다. 따라서 대부분 AUTO 기본 설정을 그대로 사용하지만 최적화를 위해 COMMIT 모드를 사용할 수도 있다.

혹시라도 플러시라는 이름으로 인해 PC에 보관된 엔티티를 지운다고 생각하면 절대 안된다! 플러시는 PC의 변경 내용을 DB에 동기화하는 것이다!

준영속

PC가 관리하는 영속 상태의 엔티티가 PC에서 분리된 상태를 준영속 상태라고 한다. 따라서 준영속 상태의 엔티티는 PC가 제공하는 기능을 사용할 수 없다.

준영속 상태로 만드는 방법 3가지

em.detach(entity): 특정 엔티티만 준영속 상태로 전환한다.
- 이 메소드를 호출하는 순간 1차 캐시부터 쓰기 지연 SQL 저장소까지 해당 엔티티를 관리하기 위한 모든 정보가 제거된다.
em.clear(): PC를 완전히 초기화한다.
- em.clear() 메소드가 실행되면 PC는 아래와 같이 초기화된다.
em.close(): PC를 종료한다.
- em.close() 메소드가 호출되면 아래와 같이 EM이 종료되어 버린다.

그렇다면 close() 와 clear()의 차이점은 무엇일까? ‘종료한다’와 ‘초기화한다’라는 말로 구분이 가능하겠지만 우리는 개발자니까? 우리가 배웠던 것을 연관 지으면 EntitlyManager를 재사용할 수 있는가?로 정의될 수 있다. close() 메소드는 종료하기 때문에 EntityManagerFactory에서 EM을 다시 생성해야 하지만 clear()는 재사용이 가능하다.

준영속 상태의 특징

비영속 상태에 가깝다 따라서 PC가 제공하는 어떠한 기능도 동작하지 않는다

식별자 값을 가지고 있다.

MyEntity entity = new MyEntity();
entity.setId(123L);

em.persist(entity);

저번 스크럼 때 한 번 언급했던 것 같은데 PC는 가상의 데이터베이스라고 생각해도 무방하다. 그렇다면 엔티티를 영속 시킬 때 당연히 식별자가 필요하고 준영속 상태는 이미 한번 영속 상태였으므로 반드시 식별자 값을 가지고 있다. 영속 시킬 때 식별자를 부여하는 방법은 수동 방법과 자동 방법 2가지가 존재한다. @GeneratedValue ****를 사용해 자동으로 식별자 부여가 가능하고 아래 코드처럼 영속화할 때 수동으로 부여해줘도 된다.
지연 로딩을 할 수 없다.

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.

이제 좀 지루할 수 있으니 문제를 하나 내보겠다!ㅎㅎ 아래 코드를 보고 결과를 도출해서 댓글에 작성해주면 된다. 코드 사이에 주석으로 미니 퀴즈도 있으니 고민해봤으면 좋겠다.

public class ExamMergeMain {
    
    static EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");

    public static void main(String[] args) {
        
        Member member = createMember("memberA", "회원1");
        
        member.setUsername("회원명 변경");
        
        mergeMember(member);
    }

    private static Member createMember(String id, String username) {
        EntityManager em1 = emf.createEntityManager();
        EntityTransaction tx1 = em1.getTransaction();
        tx1.begin();

        Member member = new Member();
        member.setId(id);
        member.setUsername(username);

        em1.persist(member);
        tx1.commit();

        em1.close();

        return member;
    }

    private static void mergeMember(Member member) {
        EntityManager em2 = emf.createEntityManager();
        EntityTransaction tx2 = em2.getTransaction();

        tx2.begin();
				//DB에 식별자가 다른 member가 2개?? 
        Member mergeMember = em2.merge(member);
        tx2.commit();

        System.out.println("member = " + member.getUsername());

        System.out.println("mergeMember = " + mergeMember.getUsername());

        System.out.println("em2 contains member = " + em2.contains(member));
        System.out.println("em2 contains mergeMember = " + em2.contains(mergeMember));

        em2.close();
    }
}

혹시 모르는 부분이 있을 수 있으니 merge()의 동작 방식을 그림과 같이 설명하겠다.

merge()를 실행한다.
파라미터로 넘어온 준영속 엔티티의 식별자 값으로 1차 캐시에서 엔티티를 조회한다.
1. 만약 1차 캐시에 엔티티가 없으면 DB에서 엔티티를 조회하고 1차 캐시에 저장한다
조회한 영속 엔티티에 member 엔티티의 값을 채워 넣는다.
mergeMember를 반환한다.

참고로 파라미터로 넘어온 엔티티는 병합 후에도 준영속 상태로 남아있다. 따라서 병합 후 준영속 상태인 member는 이제 사용할 필요가 없다. 그래서 다음과 같이 준영속 엔티티를 참조하던 변수를 영속 엔티티를 참조하도록 변경하는 것이 변수 혼동 위험 등에 안전하다.

Member mergeMember = em2.merge(member); // 아래 코드로 변경
member = em2.merge(member);

비영속 병합

병합은 비영속 엔티티도 영속 상태로 만들 수 있다. 병합은 파라미터로 넘어온 엔티티의 식별자 값으로 PC를 조회하고 찾는 엔티티가 없으면 DB에서 조회한다. 만약 DB에서도 발견하지 못하면 새로운 엔티티를 생성해서 병합한다.

Member member = new Member();

Member newMember = em.merge(member);//비영속 병합

//member = em.merge(member);도 사용 가능 근데 이럴 바에야 em.persist(member)를 사용

tx.commit;

병합은 준영속, 비영속을 신경 쓰지 않는다. 식별자 값으로 엔티티를 조회할 수 있으면 불러서 병합하고 없으면 새로 생성해서 병합한다. 따라서 병합은 save or update 기능을 수행한다

엔티티 매핑

첫 단추를 잘 끼우기 위해 예제 문제로 시작해보겠습니다. 아래는 예제의 요구사항을 기반으로 설계한 테이블 ERD입니다.

연관 관계를 잘 생각하면서 봐주세요. 현재 주문 테이블에 MEMBER_ID가 FK로 설정되어 있고 주문 아이템 테이블에는 ORDERS와 ITEM이 FK로 설정되어 있습니다.

사실 보고 있는 ERD에도 할 말이 많은데 한 가지만 이야기하면 여러분은 일대다, 다대다, 다대일, 일대일 관계를 아시나요? 현재 데이터베이스1을 듣고 계시는 분들은 알지도 모른다고 생각합니다. 위의 예시로 들자면 MEMBER와 ORDERS는 일대다 관계입니다. 유저 한 명이 여러 번 주문이 가능하지만 주문은 한 명의 유저로만 진행되기 때문이죠. 일대일, 다대일, 일대다 관계는 한번쯤은 보셨을 것이라 생각합니다. 하지만 다대다 관계로 연관된 테이블을 보신적 있으신가요? 아마 몇 사람 안되지 싶습니다. 사실 다대다 관계는 잘 사용하지 않습니다. 성능 문제, 복잡성, 두 테이블 간의 관계를 잘 설명하지 못하는 등 여러 문제로 즐겨 사용하지는 않습니다. 하지만 디지털 세상에서만 그런 것이고 현실에서는 다대다 관계는 언제든지 있을 수 있습니다. 그렇다면 어떻게 해야할까요? 위가 그 해답입니다. 다대다 관계가 필요할 때는 그 중간에 매개체를 넣어 다대일, 일대다 관계로 분리해서 사용합니다. 이런 식으로 분리하면 다대다관계의 단점을 상쇄시킬 수 있는 것이죠.

너무 멀리 돌아왔네요. 다시 본론으로 돌아와서, 이렇게 설계한 테이블을 기반으로 엔티티를 만들어보면 아래와 같습니다. 이 예제의 엔티티에 이상한 점을 느끼시나요?

이 예제의 엔티티 설계가 이상하다는 생각이 들었다면 객체지향 설계를 의식하는 개발자고, 그렇지 않고 자연스러웠다면 데이터 중심의 개발자일 것입니다. 지금 이 방식은 객체 설계를 테이블 설계에 맞춘 방법입니다. 이게 문제인 이유는 데이터베이스에서는 조인을 사용해서 연관된 객체를 찾을 수 있지만 객체에는 조인이라는 기능이 없기 때문입니다. 따라서 참조를 사용해야합니다. 또한 객체는 참조를 사용해서 연관관계를 탐색할 수 있는데 이것을 객체 그래프 탐색이라고 합니다

이렇듯 데이터베이스는 외래 키를 사용하고 객체에서는 참조를 사용합니다. 지금부터는 참조와 외래키를 매핑하는 방법에 대해 설명하겠습니다. 방법에 대해 언급하기 전에 핵심 키워드를 정리하면 다음과 같습니다.

방향 : [단방향, 양방향]이 있다. 방향은 객체관계에만 존재하고 테이블 관계는 항상 양방향이다.
다중성 : [다대일, 일대다, 일대일, 다대다] 다중성이 있다.
연관관계의 주인 : 객체를 양방향 연관관계로 만들면 연관관계의 주인을 정해야 한다.

단방향 연관관계

단방향 연관관계의 예시는 아래와 같습니다.

객체를 기준으로 회원 객체와 팀 객체는 단방향 관계입니다. 회원은 Member.team 필드를 통해서 팀을 알 수 있지만 반대는 성립하지 않습니다.

테이블을 기준으로 양방향 관계입니다. 회원 테이블 기준으로 팀 테이블을 조회할 수 있고 반대도 성립합니다. 외래키 하나로 어떻게 조인하는 지 설명하기 보단 예제로 보는 것이 더 이해가 편할 것 같아 아래 JPQL 코드를 작성합니다.

SELECT * FROM MEMBER M JOIN TEAM T ON M.TEAM_ID = T.ID

SELECT * FROM TEAM T JOIN MEMBER M ON T.TEAM_ID = M.TEAM_ID

참조를 통한 연관관계는 언제나 단방향입니다. 양방향으로 만들고 싶으면 반대쪽에도 필드를 추가해서 참조를 보관해야 합니다. 결국 연관관계를 하나 더 만들어야 하는데 이것은 양방향 관계가 아니라 서로 다른 단방향 관계 2개입니다.

class A {
	B b;
}

class B { }

class A {
	B b;
}

class B {
	A a;
}

이러한 문제를 해결하기 위한 양방향 연관관계에 대해서는 다음 스크럼때 설명하고 현재는 단방향 연관관계에 집중해보겠습니다. 지금까지는 객체만 사용한 연관관계와 테이블만 사용한 연관관계를 각각 알아보았습니다. 이제는 JPA를 사용해서 둘을 매핑해보겠습니다.

@Entity
public class Member {
	@Id
	@Column(name = "MEMBER_ID")
	private String id;

	private String username;

	//연관관계 매핑
	@ManyToOne
	@JoinColumn(name="TEAM_ID")
	private Team team;

	//연관관계 설정
	public void setTeam(Team team){
		this.team = team;
	}

	//Getter, Setter ...
}

해당 코드에서 연관관계 매핑 코드를 분석하면 다음과 같습니다.

@ManyToOne : 이름 그대로 다대일 관계라는 매핑 정보
@JoinColumn(name="TEAM_ID") : 외래 키를 매핑할 때 사용

이 부분에서 꽤 오래 고민했습니다. 책에 적혀있는 것을 보고 이해하지 못해서 여러 블로그를 찾아보며 제 나름대로의 예시를 가져왔습니다.

먼저 name 속성입니다. 아래의 코드를 보면 name이 TEAM_ID로 설정되어 있습니다. 이게 무슨 말이냐, 현재 엔티티의 테이블에 TEAM_ID라는 컬럼이 생성되고 이 컬럼이 외래 키의 역할을 합니다. 아래와 같이 JPA 실행 시 MEMBER 테이블에 TEAM_ID라는 FK가 생성된다는 의미입니다.

@ManyToOne
@JoinColumn(name="TEAM_ID")
private Team team;

referencedColumnName 속성은 현재 엔티티의 외래 키가 참조하는 대상 엔티티(대상 테이블)의 컬럼 이름을 지정하는 속성입니다. 예를 들어 아래와 같이 설정하면 MEMBER 테이블의 TEAM_ID가 TEAM 테이블의 ID를 참조한다는 의미입니다.

@ManyToOne
@JoinColumn(name = "TEAM_ID", referencedColumnName = "ID")
private Team team;

name 속성의 default 값은 필드명+_+ 참조하는 테이블의 컬럼명 ( ex) team_TEAM_ID)이고,

referencedColumnName 속성의 default 값은 참조하는 테이블의 기본 키 컬럼명입니다. 위의 예시로는 team 테이블의 PK 컬럼명이 default 값입니다. 만약 다른 컬럼으로 설정하고 싶으면 변경하면 됩니다. team 테이블에 name 컬럼을 참조하고 싶다면 @JoinColumn(referencedColumnName = "NAME") 으로 설정하면 됩니다. 이렇게 referencedColumnName을 PK가 아닌 다른 컬럼에 직접 지정할 수도 있지만 정규화 관점에서 권장하지는 않습니다.

따라서 이런 default 값 설정때문에 referencedColumnName 속성을 잘 건드리지 않습니다. 하지만 알고 안 쓰는 것과 몰라서, 남들은 코드에 쓰지 않아서 그래서 나도 안 쓰는 것과는 차이가 많이 난다고 생각합니다.

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자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍 - 김영한 저자

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