[Java] JPA 1차 캐시 📌

JPA 캐시

• 네트워크를 통해서 데이터베이스에 접근하는 시간 비용은 애플리케이션 서버 내부 메모리에 접근하는 시간보다 훨씬 비싸다
• 따라서 조회한 데이터를 메모리에 캐싱해두면 데이터베이스 접근 횟수를 줄여 성능을 개선할 수 있다

 

 

영속성 컨텍스트

• 애플리케이션과 데이터베이스 사이에서 객체를 보관하는 논리적 개념
• EntityManager를 통해서 영속성 컨텍스트에 접근한다
• EntityManager가 생성되면 논리적 개념인 영속성 컨텍스트(Persistence Context)가 1:1로 생성된다
• 영속성 컨텍스트에서 관리되는 엔티티의 상태를 '영속 상태'라고 한다

 

 

영속성 컨텍스트의 장점

• 1차 캐시 / 엔티티 동일성(identity) 보장
• 트랜잭션을 지원하는 쓰기 지연 (Transactional write-behind)
• 지연 로딩 (Lazy Loading)
• 변경 감지 (Dirty Checking)

 

 

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1️⃣ 1차 캐시

• 영속성 컨텍스트 내부에는 엔티티를 보관하는 저장소가 있는데, 이를 1차 캐시라고 한다
• 영속성 컨텍스트 자체가 사실상 1차 캐시이기 때문에 1차 캐시는 끄고 켤 수 있는 옵션이 아니다
• 엔티티 매니저로 조회하거나 변경하는 모든 엔티티는 1차 캐시에 저장된다
• 트랜잭션을 커밋하거나 플러시를 호출하면 1차 캐시에 있는 엔티티의 변경 내역을 데이터베이스에 동기화한다
• 일반적으로 트랜잭션을 시작하고 종료할 때까지만 1차 캐시가 유효하다
• 따라서 애플리케이션 전체로 보면 데이터베이스 접근 횟수를 획기적으로 줄이지는 못한다
• OSIV를 사용하더라도 사용자의 요청이 들어올 때부터 끝날 때까지만 1차 캐시가 유효하다

💡 OSIV (Open Session In View)
- 영속성 컨텍스트를 뷰까지 열어두는 기능
- 영속성 컨텍스트가 유지되면 엔티티도 영속 상태로 유지된다
- 뷰까지 영속성 컨텍스트가 살아있다면 뷰에서도 지연 로딩을 사용할 수가 있다

 

 

1차 캐시의 동작 방식

1) 데이터가 1차 캐시에 없을 때

1. 최초 조회 시, 엔티티가 없으므로 DB 데이터를 조회한다
2. DB에서 조회한 데이터를 영속성 컨텍스트 내부 저장소(1차 캐시)에 보관한다
3. 1차 캐시에 있는 데이터를 반환한다

 

2) 데이터가 1차 캐시에 있을 때

1. 1차 캐시(영속성 컨텍스트)에 데이터가 있으므로 데이터를 반환한다
2. (DB는 조회하지 않는다!)

 

 

1차 캐시의 특징

• 같은 엔티티가 있으면 객체 동일성을 보장한다
  • 객체끼리 비교했을 때 같다
  • 객체 1 == 객체 2
• OSIV (Open Session In View) 를 사용한다면 서버에서 응답이 나갈 때까지 1차 캐시가 유효하지만, OSIV가 꺼져있으면 트랜잭션이 종료되어 1차 캐시는 없어진다
• EntityManager를 통해 save를 하면 영속성 컨텍스트에 저장되지만, JPQL을 사용할 경우 영속성 컨텍스트를 조회하지 않고 데이터베이스를 먼저 조회한다
  
  1. JPQL을 통해 DB를 조회한다
  2. 조회한 결과를 영속성 컨텍스트에 저장을 시도한다
  3. 영속성 컨텍스트에 조회한 결과가 있다면 DB에서 조회한 데이터를 버린다

 

 

 

 

 

2️⃣ 2차 캐시

• 애플리케이션 범위의 캐시로, 공유 캐시라고도 한다
• Hibernate를 포함한 대부분의 JPA 구현체들은 2차 캐시를 지원한다
• 따라서 애플리케이션을 종료할 때까지 캐시가 유지된다
• 분산 캐시나 클러스터링 환경의 캐시는 애플리케이션보다 더 오래 유지될 수도 있다
• 2차 캐시를 적용하면 엔티티 매니저를 통해 데이터를 조회할 때, 1차 캐시에서 엔티티를 찾아보고 없으면 2차 캐시까지 찾아보고 데이터베이스에서 찾기 떄문에 2차 캐시를 적절히 활용하면 데이터베이스 조회 횟수를 획기적으로 줄일 수 있다

 

 

2차 캐시의 동작 방식

1. 영속성 컨텍스트에서 2차 캐시를 조회한다
2. 2차 캐시에 데이터가 없으면 DB를 조회한다
3. DB에서 조회한 데이터를 2차 캐시에 보관한다
4. 2차 캐시에 저장된 엔티티를 복사해서 반환한다

 

 

2차 캐시의 특징

• 동시성을 극대화하기 위해 한 객체를 직접 반환하지 않고 복사본을 만들어서 반환한다
  • 캐시한 객체를 그대로 반환하면 여러 곳에서 같은 객체를 동시에 수정하는 동시성 문제가 발생할 수 있어 복사본을 반환한다!
  • 이를 해결하기 위해서는 객체에 Lock을 걸어야 하는데, 그러면 동시성이 떨어질 수 있다
  • 따라서 2차 캐시는 원본 대신 복사본을 반환한다
• 영속성 컨텍스트가 다르면 객체 동일성을 보장하지 않는다

 

 

 

 

 

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참고)

https://willseungh0.tistory.com/m/77

[JPA] 1차 캐시 vs 2차 캐시

https://devbksheen.tistory.com/m/entry/JPA-1%EC%B0%A8-%EC%BA%90%EC%8B%9C%EC%99%80-2%EC%B0%A8-%EC%BA%90%EC%8B%9C-%EC%86%8C%EA%B0%9C

JPA 1차 캐시와 2차 캐시 소개

https://insanelysimple.tistory.com/m/353

Jpa 1차, 2차 캐시