JPA Concept And Basic

JPA Concept And Basic

JPA는 왜 필요한가?
- 객체지향언어와 SQL(관계형 DB)
- SQL 중심적인 개발의 문제점
JPA(Java Persistence API)
- JPA
- JPA는 왜 사용해야 하는가?
JPA 프로젝트 기본 설정
- 프로젝트 생성
- 프로젝트 설정
JPA 기본 사용법

JPA는 왜 필요한가?

객체지향언어와 SQL(관계형 DB)

관계
- 현재 시대는 객체를 관계형DB에 관리하는 시대
- 객체지향언어과 SQL을 동시에 사용
문제점
- 객체지향언어를 사용하면서 코드 자체는 객체지향적으로 사용하지 않고 SQL에 집중하여 SQL 중심적으로 코드를 짬!

SQL 중심적인 개발의 문제점

문제점
- SQL을 통해 CRUD 를 하기 위해 직접 해당 query를 작성
- 또한, 자바 객체를 SQL로.. SQL을 자바 객체로.. 변환하며 복잡하고 번잡한 코드를 작성
- ex) 객체 필드 추가에 따른 CRUD 변경 (매핑을 위한 작업을 일일히 수정해주어야 함!)
- 그렇다고 SQL에 의존적인 개발을 피하기는 사실상 불가능
패러다임의 불일치
- 객체지향의 사상 vs 관계형 DB의 사상
- 관계형 DB의 사상 : 데이터를 잘 보관하여 정규화하는 것이 목표
- 객체 지향의 사상 : 속성과 method를 잘 묶어 캡슐화하는 것이 목표
- 즉, 둘의 패러다임(사상)이 달라서 여러가지 문제점이 발생
- 결국 이 패러다임의 불일치를 해결하기 위해 객체 ↔ SQL 매핑 작업이 필수적이며 이는 개발자가 진행함에 있어서 주 비지니스를 맡기 보다는 SQL 매퍼가 되어가는 상황을 직면 (해결이 시급했음!)
- 객체와 관계형 DB의 차이
  - 상속 (객체 O RDB X)
    - RDB에서 객체의 상속 관계와 가장 유사한 것이 ‘슈퍼타입 서브타입 관계(DTYPE)’
    - 하지만 이를 객체와 매핑하려면 저장, 조회 등에서 굉장히 복잡하며 비효율적인 과정을 거쳐야 함
    - 그렇다면 DB가 아닌 Java Collection에 저장한다 생각하면? → 저장, 조회가 굉장히 쉬워짐. 또한 다형성 활용도 가능!
  - 연관관계 (객체 : 참조 RDB: PK, FK, Join)
    - ❗ 객체는 추가설정이 없는 한 단방향으로 밖에 이동 불가능, RDB는 추가설정 없이 양방향 이동 가능
    - 패러다임의 차이를 해결하기 위해 만약 객체를 테이블에 맞추어 모델링한다면? → 말 그대로 객체 지향적인 코드가 아님!
    - SQL의 JOIN 을 통해서 객체를 가져올 경우 객체 그래프 탐색이 불가능 → 처음 query를 통해 불러온 범위에 의해서 한정됨. → 그에 따른 엔티티 신뢰 문제(객체의 연관관계를 신뢰하며 그냥 부를 수 없게 되는 것! query에서 불러오지 않았을 수도 있으므로) 발생!! (물리적으론 가능하지만, 논리적으로는 불가능한 경우)
    - 그렇다고 모든 객체를 미리 로딩할 수는 없음
    - 만약 DB가 아닌 Java Collection에 저장한다 생각하면? → 참조값이 함께 들어가기 때문에 저장 및 조회가 간단해지고 객체 그래프 탐색 가능!
  - 데이터 타입, 데이터 식별 방법 등
- 즉, RDB에 객체를 저장하며 객체답게 모델링 할수록 매핑 작업만 늘어나며 비효율적인 상황이 발생하게 됨!
- 그렇다면 지속적으로 봐왔던 것처럼 객체를 Java Collection에 저장하듯이 DB에 저장할 수는 없을까?? → JPA(Java Persistence API) 개념 도입

JPA(Java Persistence API)

JPA

Java Persistence API
인터페이스의 모음 (즉, 구현체를 요구함 → 구현체는 대표적으로 Hibernate 를 사용)
“DB 이용을 마치 Java Collection에 객체를 담는 식으로 이용한다”는 사상
자바 진영의 ORM 기술 표준 ⇒ ORM(Object-relational mapping = 객체 관계 매핑) : 객체는 객체대로 설계하고 관계형 DB는 관계형 DB대로 설계한 후 해당 프레임워크가 중간에 알아서 매핑해준다는 의미
JPA는 Application과 JDBC 사이에서 동작!
- 개발자가 직접 JDBC를 사용하는 것이 아니라
- 개발자가 JPA에게 명령을 내리면 JPA가 JDBC API를 사용하여 DB에 접근하는 것
JPA 동작
- 저장
  - JPA에게 Entity 객체와 명령어를 같이 보내주면
  - JPA는 Entity를 분석하여 그에 맞는 INSERT query를 생성하여 JDBC API를 이용하여 DB를 사용하게 됨
  - JPA가 자동으로 직접 query를 생성해준다는 부분이 중요!
  - 패러다임 불일치 해결!
- 조회
  - JPA에게 해당 Entity 객체를 찾으라 명령하면
  - JPA는 Entity를 분석하여 적절한 SELECT query 를 만들어 JDBC API를 이용하여 DB에 접근
  - 그 후 해당 ResultSet을 객체에 자동으로 매핑해줌
  - 패러다임 불일치 해결!
- 즉, JPA가 그 번잡했던 작업들(CRUD, 매핑, … )을 직접해준다는 것!!

JPA는 왜 사용해야 하는가?

생산성 (JPA와 CRUD)
- 저장 : em.persist(member)
- 조회 : em.find(memberId, Member.class)
- 수정 : member.setName(”변경 이름”) → 영속성 컨텍스트 속 변경감지
- 삭제 : em.remove(member)
- 이와 같이 JPA가 제공하는 것을 통해 CRUD를 쉽게 이용할 수 있음
유지보수
- 기존 : 객체 필드 변경 시, Table에 매핑하기 위해 모든 CRUD query를 수정해야 했었음
- JPA 사용 : 자동으로 매핑되기에 알아서 적용됨. 즉, CRUD query는 JPA가 처리해줌
JPA와 패러다임의 불일치 해결
- 상속 관계
  - JPA를 통해 상속 관계에 있는 객체를 저장 및 조회해주면 해당 관계의 모든 객체를 알아서 저장 및 조회해줌 → 즉, DB 중심적인 개발에서 벗어날 수 있음
- 연관 관계
  - 저장 : 연관관계에 있는 객체 하나를 저장하면 해당 객체와 연관된 객체를 알아서 저장해줌 (cascade)
  - 조회 : 한 객체를 조회하면, 그와 연관관계가 있는 객체를 알아서 끌어와줌 (fetch) → 객체 그래프 탐색 가능
  - 마치 Java Collection 에서 객체를 다루듯이 DB를 이용할 수 있어짐
- 신뢰할 수 있는 Entity, 계층
  - JPA의 “지연 로딩, 즉시 로딩”에 의해 가능한 부분
  - JPA를 통해서 연관관계 저장 및 접근이 확실히 이루어진다는 것을 알 수 있음
  - 그에 따라 자유롭게 객체 그래프 탐색이 가능해짐
- 객체 비교
  - 동일한 Transaction에서 조회한 Entity는 같음을 보장 (식별자 사용)
JPA의 성능 최적화 기능
- 1차 캐시와 동일성 보장
  - 동일한 Transaction안에서는 같은 Entity를 반환 (즉, 캐시를 사용) → 약간의 조회 성능 향상
- Transaction을 지원하는 쓰기(INSERT) 지연
  - Transaction 커밋할 때까지 INSERT query를 모음
  - JDBC BATCH SQL 기능을 사용하여 한번에 SQL 전송 (JPA를 통해 쉽게 이용할 수 있어진 것)
  - 즉, 그 즉시 query가 나가는 것이 아닌, 일단 모은 후에 중복되는 것들에 대해선 최적화 시켜준 후 한번에 query를 보내어 성능 최적화 실시 → 네트워크 측면에서의 최적화
- 즉시 로딩과 지연 로딩
  - 지연 로딩 : 일단 객체를 모두 끌어와 놓는 것이 아닌, 실제 필요할 때에 끌어 오는 것 → Proxy 기능 사용
    - 장점 : 쓸데없는 데이터를 불러오지 않아도 됨. 무한루프에 빠질 염려가 없음 (연관관계 속 무한루프)
    - 단점 : query가 많이 나감 (네트워크 측면)
  - 즉시 로딩 : 불러오는 객체와 연관된 모든 객체를 미리 끌어와 놓아 사용하는 것
    - 장점 : query 한방으로 해결
    - 단점 : 쓸데없는 데이터를 모두 가져오게 되어 부담이 되고, 무한 루프에 빠질 위험이 존재

JPA 프로젝트 기본 설정

프로젝트 생성

Maven
- Java 라이브러리, 빌드 관리
- 라이브러리 자동 다운로드 및 의존성(Depedency) 관리
- 요즘은 Gradle을 더 많이 사용
- 이전 자료들은 보통 Maven을 기준으로 사용하기 때문에 알아두면 좋음

프로젝트 설정

라이브러리 설정 (JPA, DataBase 라이브러리)

pom.xml

  <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
           xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
           xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
      <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
      <groupId>jpa-basic</groupId>
      <artifactId>ex1-hello-jpa</artifactId>
      <version>1.0.0</version>
      <dependencies>
          <!-- JAVA11에서 Hibernate를 사용하기 위함 -->
          <dependency>
              <groupId>javax.xml.bind</groupId>
              <artifactId>jaxb-api</artifactId>
              <version>2.3.0</version>
          </dependency>
          <!-- JPA 하이버네이트 -->
          <dependency>
              <groupId>org.hibernate</groupId>
              <artifactId>hibernate-entitymanager</artifactId>
              <version>5.3.10.Final</version>
          </dependency>
          <!-- H2 데이터베이스 -->
          <dependency>
              <groupId>com.h2database</groupId>
              <artifactId>h2</artifactId>
              <version>1.4.199</version>
          </dependency>
      </dependencies>
      <properties>
          <maven.compiler.source>17</maven.compiler.source>
          <maven.compiler.target>17</maven.compiler.target>
      </properties>
  </project>

JPA Hibernate 라이브러리 다운로드 및 의존성 추가
H2 DataBase 라이브러리 다운로드 및 의존성 추가
Java 11 에서 Hibernate 를 이용하기 위한 라이브러리 다운로드 및 의존성 추가

JPA 설정

persistence.xml

  <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  <persistence version="2.2"
               xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/persistence" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
               xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/persistence http://xmlns.jcp.org/xml/ns/persistence/persistence_2_2.xsd">
      <persistence-unit name="hello">
          <properties>
              <!-- 필수 속성 -->
              <property name="javax.persistence.jdbc.driver" value="org.h2.Driver"/>
              <property name="javax.persistence.jdbc.user" value="park"/>
              <property name="javax.persistence.jdbc.password" value=""/>
              <property name="javax.persistence.jdbc.url" value="jdbc:h2:tcp://localhost/~/jpa-basic"/>
              <property name="hibernate.dialect" value="org.hibernate.dialect.H2Dialect"/>
        
              <!-- 옵션 -->
              <property name="hibernate.show_sql" value="true"/>
              <property name="hibernate.format_sql" value="true"/>
              <property name="hibernate.use_sql_comments" value="true"/>
              <property name="hibernate.hbm2ddl.auto" value="create" />
          </properties>
      </persistence-unit>
  </persistence>

JPA 설정 파일
정해진 규칙에 따라 “/META-INF/persistence.xml” 에 위치
javax.persistence로 시작하는 속성: JPA 표준 속성
hibernate로 시작하는 속성: 하이버네이트 전용 속성
JPA는 특정 DB에 종속하지 않기에 여러 각각의 DB의 문법,함수 차이에 영향을 받지 않음 (데이터베이스 방언)
- 속성 파일의 <property name="hibernate.dialect" value="..."/> 부분
- Hibernate는 40가지 이상의 DataBase Dialect 지원

JPA 기본 사용법

JPA 구동 방식 이해

JPA 구동 방식
- 먼저 persistence.xml 에 설정된 JPA 설정 정보를 이용한 Persistence를 통해 EntityMangerFactory 생성 → EntityManagerFactory emf = Persistence.*createEntityManagerFactory*("hello");
  - EntityMangerFactory
    - EntityManger 를 여러 개를 관리하고 생성할 수 있는 Factory.
    - application 에서 하나만 생성해서 사용해야 됨
    - 모든 application 의 동작이 끝나면 닫아줘야 함 → emf.close();
- 그 후 EntityMangerFactory를 통해 EntityManger 생성 → EntityManager em = emf.createEntityManager();
  - EntityManger
    - DB 조회, 저장 등 단일적인 DB 연결 및 사용 시 Entity Manger 를 생성하고 이를 통해 진행
    - 쉽게 생각하면 DB Connection 을 하나 받았다고 생각
    - 여러개 생성 가능
    - 고객의 요청이 올 때마다 생성하고 버려지고 하는 존재 (그냥 진짜 DB Connection 과 같다 생각하면 됨)
    - 엔티티 매니저는 쓰레드간에 공유해선 안됨 (사용하고 버려야 함)
    - 한 단위의 작업이 끝나면 항상 엔티티 매니저는 닫아줘야 함 → em.close();
- 실제 DB와의 작업을 위해 Trasaction 생성 → EntityTransaction tx = em.getTransaction();
  - Transaction
    - 저장, 조회, 삭제, 수정 등 모든 EntityManger의 작업이 이루어지는 하나의 단위
    - 모든 EntityManger의 작업(데이터 변경)은 해당 Transaction 안에서 이루어져야 됨
    - Transaction 시작 : tx.begin();
    - Transaction 끝 및 SQL 쿼리저장소 속 query 전송 : tx.commit(); → commit 으로 최종 query 를 날리는 것
    - [참고] Transaction 작업 취소 : tx.rollback();

JPA 사용

객체와 테이블 생성 및 매핑
- @Entity
  - 해당 Class 를 Entity 로 사용하겠다! 선언하는 것 → 원하는 객체를 Table과 매핑시키겠다는 것
  - 즉, Entity Manger 에서 관리하겠다는 뜻
- @Id
  - 해당 Field 를 PK(Primary Key) 로 설정
  - 필수 값 → 영속성 컨텍스트(1차 캐시)에서 해당 id 값을 key 로 사용하고 Entity 를 value 로 사용하여 저장하기 때문
- ex) Member 객체 생성 및 Table과 매핑
  - Member 객체
    @Entity public class Member { @Id @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY) private Long id; private String name; //Getter, Setter … }
  - 그에 따른 Member Table (JPA가 자동으로 생성해준 Create query)
    create table Member ( id bigint not null, name varchar(255), primary key (id) );
JPA를 통한 객체 Baisc CRUD
- 객체
```
  Member member = new Member();
  member.setId(1L);
  member.setName("HelloA"); // 비영속 상태
```
- 객체 저장 : em.persist(member)
- 객체 조회 : Member foundMember = em.find(Member.class, member.getId());
- 객체 수정 : foundMember.setName("Edit Hello"); [변경 감지]
- 객체 삭제 : em.remove(foundMember);
- JPA를 통해서 ORM을 실행한다면, 이전과는 다르게 굉장히 간단하게 DB CRUD가 가능 해지며, 번잡한 매핑과정도 거치지 않아도 됨!

JPQL 간단 소개

SQL을 추상화한 JPQL이라는 객체 지향 쿼리 언어
테이블이 아닌 객체를 대상으로 검색하는 객체 지향 쿼리 → SQL을 추상화해서 특정 데이터베이스 SQL에 의존X
SQL과 문법 유사, SELECT, FROM, WHERE, GROUP BY, HAVING, JOIN 지원
JPA의 가장 단순한 조회방법으로는 비지니스로직을 수행할 수 없는 경우 사용 [ ex) 나이가 10세 이하인 회원 모두를 조회 ]
검색을 할 때도 테이블이 아닌 Entity 객체를 대상으로 검색 가능
즉, JPA의 기본 조회에서 검색 조건이 포함된 SQL을 추가한 것

JPA Concept And Basic

JPA는 왜 필요한가?

객체지향언어와 SQL(관계형 DB)

SQL 중심적인 개발의 문제점

JPA(Java Persistence API)

JPA

JPA는 왜 사용해야 하는가?

JPA 프로젝트 기본 설정

프로젝트 생성

프로젝트 설정

JPA 기본 사용법

JPA 구동 방식 이해

JPA 사용

JPQL 간단 소개

File in Spring (and Servlet)

Persistence Context