프록시와 지연 로딩

프록시가 필요한 이유

다음 예제는 회원 엔티티를 찾아서 회원과 팀의 이름을 출력한다.

Member member = em.find(Member.class, memberId);
Team team = member.getTeam();
System.out.println("회원 이름: " + member.getName());
System.out.println("팀 이름: " + team.getName());

반면 다음 예제는 회원 엔티티를 찾아서 회원의 이름만 출력하고, 회원과 관련된 팀 엔티티는 전혀 사용하지 않는다.

Member member = em.find(Member.class, memberId);
Team team = member.getTeam();
System.out.println("회원 이름: " + member.getName());
System.out.println("팀 이름: " + team.getName());

따라서 회원 엔티티만 사용하므로 회원 엔티티를 조회할 때 팀 엔티티까지 데이터베이스에서 조인을 통해 조회해 두는 것은 비효율적이다. JPA는 이러한 문제를 해결하기 위해 엔티티가 실제 사용될 때까지 데이터베이스 조회를 미루는 방법으로 지연 로딩 기능을 제공한다. 그리고 지연 로딩 기능을 사용하려면 실제 엔티티 객체를 대신할 가짜 객체가 필요한데 이것을 프록시 객체라고 한다. 

프록시

EntityManager.find()는 영속성 컨텍스트 또는 영속성 컨텍스트에 엔티티가 없으면 데이터베이스를 조회해서 실제 엔티티 객체를 조회한다. 반면 EntityManager.getReference()는 호출 시점에 데이터베이스를 조회하지 않고 실제 엔티티 객체도 생성하지 않는다. 대신 데이터베이스 접근을 위임한 프록시 객체를 반환한다.

프록시 객체의 특징

상속과 위임

프록시 클래스는 실제 클래스를 상속 받아서 만들어진다. 그리고 프록시 객체는 실제 객체에 대한 참조(target)를 보관하고, 프록시 객체의 메소드를 호출하면 프록시 객체는 실제 객체의 메소드를 호출한다.

프록시 객체의 초기화

프록시 객체의 초기화 과정은 다음과 같다.

1. 프록시 객체에 member.getName()을 호출한다.
2. 프록시 객체의 target에 값이 없으면, 영속성 컨텍스트에 실제 엔티티 객체를 요청한다. 그리고 이것을 초기화라고 한다.
3. 영속성 컨텍스트는 데이터베이스를 조회해서 실제 엔티티 객체를 생성한다.
4. 프록시 객체는 생성된 실제 엔티티 객체의 참조를 target 변수에 보관한다.
5. 프록시 객체는 실제 엔티티 객체의 getName()을 호출하고 결과를 반환한다.

 

class MemberProxy extends Member {

    Member target = null;
    
    public String getName() {
    	if(target == null) {
            // 영속성 컨텍스트를 통해서 DB를 조회한 후 실제 엔티티 객체를 생성하여 target에 참조 값을 보관한다.
            this.target = ...;
        }
        
        return target.getName();
    }
}

Member member = em.getReference(Member.class, "id1"); // target에 아직 값이 없다.
member.getName(); // target에 실제 엔티티 객체의 참조 값이 보관된다.

프록시 객체는 엔티티의 식별자 값을 보관한다

em.getReference()를 통해 프록시 객체를 조회할 때 식별자 값을 파라미터로 전달하는데, 이때 프록시 객체는 이 식별자 값을 보관한다. 따라서 프록시 객체 조회 후에 team.getId()를 호출해도 아직 프록시가 초기화되지 않는다.

Team team = em.getReference(Team.class, "team1"); //프록시 객체인 team은 식별자("team1")를 보관한다.
team.getId(); //초기화되지 않는다.

 

프록시 객체는 처음 사용할 때 한 번만 초기화된다

Member member = new Member();
member.setName("member1");

em.persist(member);

//영속성 컨텍스트 비우기
em.flush();
em.clear(); 

Member refMember = em.getReference(Member.class, member.getId());

//이때 실제 데이터베이스에 select 쿼리가 나가고, 프록시 객체를 초기화한다.
System.out.println(refMember.getName()); 

//이때는 실제 데이터베이스를 조회하지 않고(select 쿼리 X), 프록시 객체를 통해 엔티티에 접근한다.
System.out.println(refMember.getName()); 

프록시 객체를 초기화한다고 해서 프록시 객체가 실제 엔티티로 바뀌는 것은 아니다

프록시를 초기화한다고 해서 프록시 객체 자체가 바뀌는 것이 아니라, 프록시 객체의 target 변수에 값이 채워지는 것이다. 그리고 프록시 객체가 초기화되면 프록시 객체를 통해 실제 객체에 접근할 수 있다.

Member refMember = em.getReference(Member.class, member.getId());

System.out.println("초기화 전 = " + refMember.getClass()); 
System.out.println(refMember.getName());  
System.out.println("초기화 후 = " + refMember.getClass());  

위 코드 실행 결과, 초기화 전의 refMember.getClass()의 결과나 프록시 초기화 후의 refMember.getClass()의 결과나 둘 다 같은 프록시 객체이다. (ex, Member$HibernateProxy...)

프록시 객체를 타입 체크할 때는 == 비교가 아닌 instanceOf로 비교해야 한다

프록시 객체는 실제 엔티티가 아니라, 실제 엔티티를 상속받은 객체이다. 따라서 프록시 객체는 타입 체크 시 주의해서 사용해야 한다(Member != Member$HibernateProxy). 프록시 객체는 원본 엔티티를 상속받기 때문에, 타입 체크 시에 instanceOf를 사용하면 된다.

Member m1 = em.find(Member.class, member1.getId());
Member m2 = em.find(Member.class, member2.getId());
 
System.out.println(m1.getClass() == m2.getClass()); //true

Member m1 = em.find(Member.class, member1.getId());
Member m2 = em.getReference(Member.class, member2.getId());
 
System.out.println(m1.getClass() == m2.getClass()); //false (Member != Member$HibernateProxy)

Member m1 = em.find(Member.class, member1.getId());
Member m2 = em.getReference(Member.class, member2.getId());
 
System.out.println(m1 instanceOf Member); //true
System.out.println(m2 instanceOf Member); //true

특정 변수에 실제 엔티티가 들어올지 프록시 객체가 들어올지 알 수 없기 때문에, JPA에서 타입을 비교할 때는 == 보다 instanceOf를 사용하는 것이 좋다.

em.getReference()를 호출해도 실제 엔티티 객체가 반환되기도 하고, 반대로 em.find()를 호출해도 프록시 객체가 반환되기도 한다

JPA는 == 비교 결과 항상 true를 반환해야 하기 때문이다.

 

만약 영속성 컨텍스트에 찾는 엔티티가 이미 있으면 데이터베이스를 조회할 필요가 없으므로, em.getReference()를 호출해도 프록시가 아닌 실제 엔티티가 반환된다.

Member findMember = em.find(Member.class, member.getId());
System.out.println(findMember.getClass()); // Member (findMember는 실제 엔티티 객체이고, 영속성 컨텍스트에 올라간 상태이다.)

Member refMember = em.getReference(Member.class, member.getId());
System.out.println(refMember.getClass()); //Member (refMember도 실제 엔티티 객체이다.)

반대로 em.find()의 결과로 실제 엔티티 객체가 아닌 프록시 객체를 반환하기도 한다.

Member refMember = em.getReference(Member.class, member.getId()); 
System.out.println(refMember.getClass()); //Member$HibernateProxy (refMember는 프록시 객체이다.)

Member findMember = em.find(Member.class, member.getId());
System.out.println(findMember.getClass()); //Member$HibernateProxy (findMember도 프록시 객체이다.)

System.out.println(refMember == findMember); //true

준영속 상태의 프록시를 초기화하면 문제가 발생한다

초기화는 영속성 컨텍스트의 도움을 받아야 가능하다. 따라서 준영속 상태의 프록시를 초기화하려고 하면 초기화가 불가능하기 때문에 예외가 발생한다. 하이버네이트는 LazyInitializationException 예외를 발생시킨다.

Member refMember = em.getReference(Member.class, member.getId());
em.detach(refMember); //refMember를 준영속 상태로(em.clear(), em.close()를 해도 같다.)
refMember.getName(); //초기화 시도, 예외 발생

프록시 관련 편의 메소드

프록시 초기화 확인 메소드: PersistenceUnitUtils.isLoaded()

JPA가 제공하는 PersistenceUnitUtils.isLoaded() 메소드를 통해 프록시 인스턴스의 초기화 여부를 확인할 수 있다. 초기화되지 않은 프록시 인스턴스이면 false를, 초기화되었거나 프록시 인스턴스가 아니면 true를 반환한다.

//방법 1
boolean isLoad = em.getEntityManagetFactory().getPersistenceUnitUtils.isLoaded(entity);

//방법 2
boolean isLoad = emf.getPersistenceUnitUtils.isLoaded(entity);

프록시 강제 초기화 메소드: initialize()

하이버네이트의 initialize() 메소드를 통해 프록시를 강제로 초기화할 수 있다.

참고로 JPA 표준에는 프록시 강제 초기화 메소드가 없기 때문에, 강제로 초기화하려면 member.getName()처럼 프록시의 메소드를 호출하면 된다. JPA 표준은 단지 초기화 여부만 확인할 수 있다.

즉시 로딩과 지연 로딩

JPA는 개발자가 연관된 엔티티의 조회 시점을 선택할 수 있도록 즉시 로딩과 지연 로딩, 두 가지 방법을 제공한다.

즉시 로딩

즉시 로딩은 엔티티를 조회할 때 연관된 엔티티도 함께 조회한다. em.find(Member.class, "member1")을 호출하는 것과 같다. 해당 메소드가 호출되면 회원 엔티티와 연관된 팀 엔티티도 함께 조회한다.

지연 로딩

지연 로딩은 연관된 엔티티를 실제 사용할 때 조회한다. member.getTeam().getName()처럼 조회한 팀 엔티티를 실제 사용하는 시점에 JPA가 sql을 호출해서 연관된 실제 팀 엔티티 객체를 조회한다.

@Entity
public class Member {
    @ManyToOne(fetch = FetchType.LAZY)
    @JoinColumn(name = "team_id")
    private Team team;
}

Member member = em.find(Member.class, "member1");
Team team = member.getTeam(); //team은 프록시 객체이다.
team.getTeam(); //이 시점에 실제 데이터베이스를 조회하고 프록시 객체가 초기화된다. 

즉시 로딩으로 인한 N+1 문제

즉시 로딩으로 설정하면 인식하지 못하는 부분에서 join sql이 데이터베이스로 나가는 문제가 발생한다. 만약 하나의 엔티티에 연관된 엔티티가 10개라면, 해당 엔티티를 조회할 때 10개의 테이블과 조인하는 sql이 나가게 된다. 따라서 모든 연관관계를 지연 로딩으로 설정해야 한다.

---

Reference

• 자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍, 김영한