[Spring] JPA

개요

• JPA (Java Persistence API)는 자바 객체와 관계형 데이터베이스 간의 매핑을 지원하는 표준 ORM 인터페이스
• 개발자는 객체 지향 방식으로 CRUD 작업을 수행하고, 엔티티의 생명주기와 상태를 영속성 컨텍스트를 통해 관리할 수 있음
• JPA는 다양한 구현체(Hibernate, EclipseLink 등)를 기반으로 동작하며, 데이터 정합성과 트랜잭션 관리, 캐싱 및 지연 로딩 등 다양한 기능을 제공

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장점

생산성 향상

• 객체와 테이블 간의 자동 매핑을 통해 반복적인 SQL 작성 없이 개발할 수 있음

유지보수성 개선

• 데이터베이스와 비즈니스 로직이 분리되어 요구사항 변경에 유연하게 대응할 수 있음

표준화

• JPA 표준 인터페이스를 사용하므로 다양한 구현체 간 전환이 용이하며, 코드 재사용성과 확장성이 높음

영속성 관리

• 영속성 컨텍스트를 통한 엔티티 상태 관리와 트랜잭션 통합으로 데이터 정합성을 보장

캐싱 및 로딩 전략

• 1차, 2차 캐시 및 Lazy/Eager Loading 기능을 통해 성능 최적화가 가능

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단점

성능 이슈

• 자동 매핑 및 추상화 계층으로 인해 복잡한 쿼리나 대용량 데이터 처리 시 성능 최적화에 한계가 있을 수 있음

러닝 커브

• 영속성 컨텍스트, 캐싱, 지연 로딩 등 내부 동작을 이해해야 하므로 초기 학습 부담이 존재

디버깅 어려움

• 자동으로 생성되는 SQL이나 캐시 동작을 파악하기 어려워 디버깅 및 문제 해결에 시간이 소요될 수 있음

설정 복잡성

• 다양한 옵션과 설정이 존재하여 초기 환경 구성 및 최적화 작업이 복잡할 수 있음

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JPA의 핵심 개념 및 활용

객체와 테이블 매핑

• 엔티티 클래스에 @Entity 어노테이션을 부여하여 데이터베이스 테이블과 자동으로 매핑

영속성 컨텍스트

• EntityManager가 관리하는 메모리 공간으로, 엔티티의 상태를 1차 캐시 형태로 관리하고, 트랜잭션 내에서 데이터베이스와 동기화

트랜잭션 및 CRUD 작업

• EntityManager를 통해 persist(), merge(), remove() 등의 메서드를 사용해 엔티티를 저장, 수정, 삭제하며, 트랜잭션 커밋 시 flush를 통해 데이터베이스와 일치시킴

쿼리 실행

• JPQL이나 Criteria API를 사용해 객체지향적인 쿼리를 작성하고 실행할 수 있으며, 필요 시 동적 쿼리 작성도 지원

캐싱과 로딩 전략

• 1차 캐시(영속성 컨텍스트), 2차 캐시, 그리고 Lazy Loading과 Eager Loading 전략을 통해 데이터 조회 성능을 최적화함

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JPA 동작 과정

1. 설정 및 초기화

Persistence Unit 구성

• persistence.xml 또는 스프링 설정 파일을 통해 데이터베이스 연결 정보, 엔티티 클래스 목록, 캐시 및 기타 설정을 정의

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EntityManagerFactory 생성

• 설정 정보를 바탕으로 EntityManagerFactory가 생성되고, 이를 통해 여러 EntityManager 인스턴스를 만들 수 있음

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2. 영속성 컨텍스트 생성 및 EntityManager 활용

EntityManager 생성

• 실제 데이터베이스 작업(조회, 저장, 수정, 삭제)을 담당하는 EntityManager가 생성

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영속성 컨텍스트

• 생성된 EntityManager는 자체적으로 영속성 컨텍스트를 갖고 있으며, 이 공간에서 엔티티의 생명주기와 상태를 관리
• 엔티티가 영속성 컨텍스트에 등록되면, 해당 객체는 1차 캐시 역할을 수행하며 데이터베이스와의 동기화가 준비

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3. 트랜잭션 관리 및 CRUD 작업

트랜잭션 시작

• 데이터베이스 작업 전, EntityManager를 통해 트랜잭션이 시작
• 예) EntityManager.getTransaction().begin() 또는 선언적 트랜잭션

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엔티티 저장 및 수정

• persist()를 호출하면 엔티티가 영속성 컨텍스트에 등록되어, 트랜잭션 커밋 시 INSERT 쿼리가 실행
• 엔티티의 속성이 변경되면, 트랜잭션 종료 시 dirty checking을 통해 자동으로 UPDATE 쿼리가 수행

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엔티티 삭제

• remove()를 호출하여 엔티티를 삭제할 수 있으며, 커밋 시 DELETE 쿼리가 실행

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쿼리 실행

• JPQL이나 Criteria API를 사용하여 엔티티를 조회하면, 영속성 컨텍스트의 캐시를 활용하여 효율적인 데이터 접근이 가능

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4. 동기화(Flush) 및 트랜잭션 커밋

Flush

• 트랜잭션 커밋 전, EntityManager는 영속성 컨텍스트의 변경 사항을 데이터베이스에 반영하기 위해 flush를 수행
• 이 과정에서 INSERT, UPDATE, DELETE 쿼리가 실제로 실행되어 데이터베이스와의 상태가 일치

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커밋 또는 롤백

• 모든 작업이 정상적으로 완료되면 트랜잭션이 커밋되고, 문제가 발생할 경우 롤백

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5. 영속성 컨텍스트 종료

EntityManager 종료

• 트랜잭션 종료 후, 사용한 EntityManager는 종료되어 영속성 컨텍스트와의 연결이 끊김
• 이후 추가 작업이 필요하면 새로운 EntityManager를 생성하여 사용

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자바 예제 코드 (JPA 활용)

import javax.persistence.Entity;
import javax.persistence.Id;
import javax.persistence.GeneratedValue;
import javax.persistence.GenerationType;
import javax.persistence.Column;

@Entity
public class User {
    
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
    
    @Column(nullable = false)
    private String name;
    
    @Column(unique = true, nullable = false)
    private String email;
    
    // 기본 생성자
    public User() {}
    
    // 생성자
    public User(String name, String email) {
        this.name = name;
        this.email = email;
    }
    
    // Getter & Setter
    public Long getId() { return id; }
    public void setId(Long id) { this.id = id; }
    public String getName() { return name; }
    public void setName(String name) { this.name = name; }
    public String getEmail() { return email; }
    public void setEmail(String email) { this.email = email; }
}

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면접 대비 질문

기초 질문

Q1. JPA란 무엇이며, 그 주요 기능은 무엇인가요?

모범 답안

JPA는 자바 객체와 관계형 데이터베이스 간의 매핑을 지원하는 표준 ORM 인터페이스로, 엔티티 관리, 영속성 컨텍스트, 트랜잭션 관리 등의 기능을 제공합니다.

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Q2. JPA를 사용함으로써 얻을 수 있는 주요 장점은 무엇인가요?

모범 답안

JPA를 사용하면 객체 지향적인 코드로 데이터베이스 작업을 수행할 수 있어 생산성과 유지보수성이 향상되며, 다양한 구현체를 통해 확장성과 유연성을 확보할 수 있습니다.

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심화 질문

Q1. JPA의 영속성 컨텍스트가 무엇이며, 어떤 역할을 하나요?

모범 답안

영속성 컨텍스트는 엔티티의 상태를 관리하는 메모리 공간으로, 엔티티를 1차 캐시로 관리하며, 트랜잭션 범위 내에서 데이터베이스와 동기화 역할을 합니다.

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Q2. JPA에서 Lazy Loading과 Eager Loading의 차이점은 무엇인가요?

모범 답안

Lazy Loading은 필요한 시점에 연관 데이터를 로드하여 초기 로딩 시간을 단축하는 반면, Eager Loading은 엔티티 조회 시 모든 관련 데이터를 즉시 로드하여 추가 쿼리 없이 사용할 수 있습니다.

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압박 질문

Q1. JPA를 사용할 때 발생할 수 있는 성능 이슈와 이를 해결하기 위한 방법은 무엇인가요?

모범 답안

JPA 사용 시 자동 SQL 생성이나 지연 로딩 등으로 인한 N+1 문제, 캐시 부적절 사용 등 성능 이슈가 발생할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 패치 조인, 배치 사이즈 설정, 엔티티 그래프 활용 등 다양한 최적화 전략을 적용할 수 있습니다.

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Q2. JPA와 Hibernate의 관계 및 차이점을 설명해 주세요.

모범 답안

JPA는 ORM의 표준 인터페이스이며, Hibernate는 그 구현체 중 하나입니다. Hibernate는 JPA의 기능을 구현할 뿐만 아니라, 추가적인 최적화 및 확장 기능을 제공하여 실무 환경에 적합한 선택지가 될 수 있습니다.

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Q3. 복잡한 도메인 모델을 JPA로 매핑할 때 주의해야 할 점은 무엇인가요?

모범 답안

복잡한 도메인 모델에서는 연관관계, 상속 구조, 캐싱 전략 등이 중요한 이슈가 됩니다. 이를 위해 도메인 모델을 단순화하고, 명확한 엔티티 설계와 적절한 로딩 전략, 트랜잭션 관리 등을 고려해야 합니다.