Spring/JPA

JPA 연관 관계 한방에 정리 (단방향/양방향, 연관 관계의 주인, 일대일, 다대일, 일대다, 다대다)

JEONG_AMATEUR 2021. 2. 15. 20:37
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JPA에서 가장 중요한 것

JPA에서 가장 중요한 것을 뽑자면, "객체와 관계형 데이터베이스 테이블이 어떻게 매핑되는지를 이해하는 것"이라고 생각합니다. 🏅

왜냐하면 JPA의 목적인 "객체 지향 프로그래밍과 데이터베이스 사이의 패러다임 불일치를 해결"이라는 것과 가장 직접적으로 연관되어 있기 때문입니다.

Hibernate Document(2. Domain Model)에서도 객체와 테이블 매핑이 전체 스크롤 중, 조금 과장해서 표현하면 절반 수준의 비중인 것을 봐도 객체와 테이블 매핑의 중요성을 짐작할 수 있습니다.

그러나 객체와 테이블 매핑에 대한 내용을 조금 더 구체적으로 나누면 컬럼, 타입, 테이블, ... 등에 대한 1차원적인 매핑과 테이블 간의 연관 관계 매핑으로 나눌 수 있습니다. (개인 의견)

1차원적인 매핑의 경우에는 @Entity, @Column, @Id, @GeneratedValue, @Enumerated, ...등의 말 그대로 객체와 데이터베이스 사이의 일대일로 대응되는 것으로써 기본적인 Annotation을 숙지하고 필요한 경우에 찾아보는 게 효율적이기 때문에 생략합니다.🔍

연관 관계 매핑은 그 때 그 때 찾아보기보다는 비즈니스 로직, 비즈니스 요구사항에 따라 개발자가 더 적절한 관계 설정 방법을 선택해야하는 주제이기 때문에 학습하기 위하여 아래에 정리를 했습니다.

연관 관계 정의 규칙

연관 관계를 매핑할 때, 생각해야 할 것은 크게 3가지가 있습니다.

  • 방향 : 단방향, 양방향 (객체 참조)
  • 연관 관계의 주인 : 양방향일 때, 연관 관계에서 관리 주체
  • 다중성 : 다대일(N:1), 일대다(1:N), 일대일(1:1), 다대다(N:M)

하나 하나 생각해보겠습니다.

단방향, 양방향

데이터베이스 테이블은 외래 키 하나로 양 쪽 테이블 조인이 가능합니다.

따라서 데이터베이스는 단방향이니 양방향이니 나눌 필요가 없습니다.

그러나 객체는 참조용 필드가 있는 객체만 다른 객체를 참조하는 것이 가능합니다.

그렇기 때문에 두 객체 사이에 하나의 객체만 참조용 필드를 갖고 참조하면 단방향 관계, 두 객체 모두가 각각 참조용 필드를 갖고 참조하면 양방향 관계라고 합니다.

엄밀하게는 양방향 관계↔️는 없고 두 객체가 단방향 참조를 각각 가져서 양방향 관계처럼 사용하고 말하는 것입니다. ⬅️ ➡️

JPA를 사용하여 데이터베이스와 패러다임을 맞추기 위해서 객체는 단방향 연관 관계를 가질지, 양방향 연관 관계를 가질지 선택해야합니다.

선택은 비즈니스 로직에서 두 객체가 참조가 필요한지 여부를 고민해보면 됩니다.

  • Board.getPost()처럼 참조가 필요하면 Board→Post 단방향참조
    • 만약 참조가 굳이 필요없으면 참조를 안하면 됨
  • post.getBoard()처럼 참조가 필요하면 Post→Board 단방향참조
    • 만약 참조가 굳이 필요없으면 참조를 안하면 됨

이렇게 비즈니스 로직에 맞게 선택했는데 두 객체가 서로 단방향 참조를 했다면 양방향 연관 관계가 되는 것입니다.

단방향 연관 관계와 양방향 연관 관계를 구분하는 방법은 이렇게 이해하면 됩니다.

무조건 양방향 관계를 하면 쉽지 않나❓

객체 입장에서 양방향 매핑을 했을 때 오히려 복잡해질 수 있습니다.

예를 들어 일반적인 비즈니스 애플리케이션에서 사용자(User)엔티티는 굉장히 많은 엔티티와 연관 관계를 갖습니다.

이런 경우에 모든 엔티티를 양방향 관계로 설정하게 되면 사용자(User)엔티티는 엄청나게 많은 테이블과 연관 관계를 맺게 되고 User클래스를 보면 엄청나게 복잡해진 것을 확인할 수 있습니다.

그리고 다른 엔티티들도 불필요한 연관관계 매핑으로 인해 복잡성이 증가할 수 있습니다.

그래서 양방향으로 할지 단방향으로 할지 필히 구분해줘야합니다.

구분하기 좋은 기준은 기본적으로 단방향 매핑으로 하고 나중에 역방향으로 객체 탐색이 꼭 필요하다고 느낄 때 추가하는 것으로 잡으면 됩니다.

그냥 참조만 추가한다고 되는 건 아니고 자세한 것은 아래에서 설명합니다.

연관 관계의 주인

두 객체(A, B)가 양방향 관계, 다시 말해 단방향 관계 2개(A→B, B→A)를 맺을 때, 연관 관계의 주인을 지정해야 합니다.

연관 관계의 주인을 지정 하는 것은 두 단방향 관계(A→B, B→A)중, 제어의 권한(외래 키를 비롯한 테이블 레코드를 저장, 수정, 삭제 처리)을 갖는 실질적인 관계가 어떤 것인지 JPA에게 알려준다고 생각하면 됩니다.

연관 관계의 주인은 연관 관계를 갖는 두 객체 사이에서 조회, 저장, 수정, 삭제를 할 수 있지만, 연관 관계의 주인이 아니면 조회만 가능합니다.

연관 관계의 주인이 아닌 객체에서 mappedBy 속성을 사용해서 주인을 지정해줘야합니다.

TIP : 외래 키가 있는 곳을 연관 관계의 주인으로 정하면 됩니다. 무조건. 😄

왜 연관 관계의 주인을 지정해야하는가?

두 객체 (Board, Post)가 있고 양방향 연관 관계를 갖는다고 생각해봅니다.

그 상황에서 게시글(Post)의 게시판을 다른 게시판(Board)으로 수정하려고 할 때, Post 객체에서 setBoard(...) 같은 메소드를 이용해서 수정하는게 맞는지, Board객체에서 getPosts() 같은 메소드를 이용해서 List의 게시글을 수정하는게 맞는지 헷갈릴 수 있습니다. 🤔

두 객체 입장에서는 두 방법 다 맞는 방법이긴 합니다.

그러나 이렇게 객체에서 양방향 연관 관계 관리 포인트가 두 개일 때는 테이블과 매핑을 담당하는 JPA입장에서 혼란을 주게 됩니다.

즉, Post에서 Board를 수정할 때 FK(Foreign Key)를 수정할 지, Board에서 Post를 수정할 때 FK(Foreign Key)를 수정할 지를 결정하기 어려운 것입니다.

그렇기 때문에 두 객체 사이의 연관 관계의 주인을 정해서 명확하게 Post에서 Board를 수정할 때만 FK를 수정하겠다! 라고 정하는 것입니다.

연관 관계의 주인만 제어하면 되나?

데이터베이스에 외래 키가 있는 테이블을 수정하려면 연관 관계의 주인만 변경하는 것이 맞는가? 맞습니다.

맞긴 하지만, 그것은 데이터베이스만 생각했을 때고, 객체를 생각해보면 사실 둘 다 변경해주는 것이 좋습니다. (연관 관계의 주인이 아닌 곳에서도 변경!)

왜냐하면 두 참조를 사용하는 순수한 두 객체는 데이터 동기화를 해줘야하기 때문입니다.

다중성

데이터베이스를 기준으로 다중성을 결정합니다.

(JPA는 JPQL도 그렇고 보통 객체를 기준으로 하는게 일반적인데 다중성을 정하는 기준은 데이터베이스 기준인게 신기합니다.)

  • 연관 관계는 대칭성을 갖습니다.
    • 일대다 ↔ 다대일
    • 일대일 ↔ 일대일
    • 다대다 ↔ 다대다

다대일(N:1)

게시판(Board)과 게시글(Post)의 관계로 예를 들겠습니다.

  • 요구 사항
    • 하나의 게시판(1)에는 여러 게시글(N)을 작성할 수 있습니다.
    • 하나의 게시글은 하나의 게시판에만 작성할 수 있다.
    • 게시글과 게시판은 다대일 관계를 갖습니다.

데이터베이스를 기준으로 다중성(게시글N : 게시판1)을 결정했습니다.

즉, 외래 키를 게시글(N)이 관리하는 일반적인 형태입니다. (참고로 데이터베이스는 무조건 다(N)쪽이 외래 키를 갖습니다.)

→ 다대일(N:1) 단방향

@Entity
public class Post {
    @Id @GeneratedValue
    @Column(name = "POST_ID")
    private Long id;

    @Column(name = "TITLE")
    private String title;

    @ManyToOne
    @JoinColumn(name = "BOARD_ID")
    private Board board;
    //... getter, setter
}

@Entity
public class Board {
    @Id @GeneratedValue
    private Long id;
    private String title;
    //... getter, setter
}

다대일 단방향에서는 다 쪽인 Post에서 @ManyToOne 만 추가해준 것을 확인할 수 있습니다.

반대로 Board에서는 참조하지 않습니다. (단방향이기 때문)

→ 다대일(N:1) 양방향

@Entity
public class Post {
    @Id @GeneratedValue
    @Column(name = "POST_ID")
    private Long id;

    @Column(name = "TITLE")
    private String title;

    @ManyToOne
    @JoinColumn(name = "BOARD_ID")
    private Board board;
    //... getter, setter
}

@Entity
public class Board {
    @Id @GeneratedValue
    private Long id;
    private String title;

    @OneToMany(mappedBy = "board")
    List<Post> posts = new ArrayList<>();
    //... getter, setter
}

다대일 양방향으로 만드려면 일(1) 쪽에 @OneToMany 를 추가하고 양방향 매핑을 사용했으니 연관 관계의 주인을 mappedBy 로 지정해줍니다.

mappedBy로 지정할 때 값은 대상이 되는 변수명을 따라 지정하면 됩니다. 여기서는 Post 객체(대상)의 board라는 이름의 변수이기 때문에 board로 지정했습니다.

일대다(1:N)

어? 일대다는 다대일에서 반대 입장인데 정리할 필요가 있나? 생각할 수 있지만 앞서 다대일의 기준은 연관관계의 주인 다(N)쪽에 둔 것이고 이번에 언급할 일대다의 기준은 연관관계의 주인을 일(1)쪽에 둔 것입니다.

※ 참고로 실무에서는 일대다(1:N) 단방향은 거의 쓰지 않도록 합니다.

→ 일대다(1:N) 단방향

데이터베이스 입장에서는 무조건 다(N)쪽에서 외래키를 관리합니다.

근데 일(1)쪽 객체에서 다(N) 쪽 객체를 조작(생성,수정,삭제)하는 방법입니다.

@Entity
public class Post {
    @Id @GeneratedValue
    @Column(name = "POST_ID")
    private Long id;

    @Column(name = "TITLE")
    private String title;
  //... getter, setter
}

@Entity
public class Board {
    @Id @GeneratedValue
    private Long id;
    private String title;

    @OneToMany
    @JoinColumn(name = "POST_ID") //일대다 단방향을 @JoinColumn필수
    List<Post> posts = new ArrayList<>();
    //... getter, setter
}

@OneToMany에 mappedBy가 없어집니다. 양방향이 아니기 때문입니다.

대신 @JoinColumn을 이용해서 조인을 합니다.

실제 사용을 아래와 같이 합니다.

//...
Post post = new Post();
post.setTitle("가입인사");

entityManager.persist(post); // post 저장

Board board = new Board();
board.setTitle("자유게시판");
board.getPosts().add(post);

entityManager.persist(board); // board 저장
//...

위와 같은 시나리오로 동작을 살펴보면, post를 저장할 때는 멀쩡하게 insert 쿼리가 나갑니다.

그 다음이 문제입니다.

board를 저장할 때는 Board를 insert하는 쿼리가 나간 후에 post를 update하는 쿼리가 나갑니다.

왜냐하면 board.getPosts().add(post); 부분 때문인데요.

Board 엔티티는 Board 테이블에 매핑되기 때문에 Board 테이블에 직접 지정할 수 있으나, Post 테이블의 FK(BOARD_ID)를 저장할 방법이 없기 때문에 조인 및 업데이트 쿼리를 날려야 하는 문제가 있습니다.

치명적인 단점

  • 일만 수정한 것 같은데 다른 수정이 생겨 쿼리가 발생하는 것.
    • Board를 저장했는데 왜 Post가 수정이 되지? 이런 생각을 하게 만듦.
    • 업데이트 쿼리 때문에 성능상 이슈는 그렇게 크지는 않음.

그렇기 때문에 TIP으로 일대다(1:N) 단방향 연관 관계 매핑이 필요한 경우는 그냥 다대일(N:1) 양방향 연관 관계를 매핑해버리는게 추후에 유지보수에 훨씬 수월하기 때문에 이 방식을 채택하는 것을 추천합니다.

그런데 실무에서 사용을 금지하지 않는 이유는 되도록 피하는 게 좋지만, JPA 값 타입을 사용하는 것을 대신하여 사용할 때는 또 유용합니다. = 유용한 경우가 적게 나마 있음.

→ 일대다(1:N) 양방향 (실무 사용 금지 ❌)

일대다 양방향은 공식적으로 존재하는 건 아니라서 생략하겠습니다.

키워드는 @JoinColumn(updatable = false, insertable = false) 이지만, 일대다 양방향을 사용해야할 때는 다대일 양방향 사용하도록 하는게 더 좋습니다.

🌈 결과적으로 일대다(1:N) 단방향, 양방향은 쓰지 말고 차라리 다대일(N:1) 양방향으로 쓰는 것이 맞다라고 단순화하여 결론 내리면 될 것 같습니다.

일대일(1:1)

주 테이블에 외래키를 넣을 수도 있고, 대상 테이블에 외래키를 넣을 수도 있습니다.

※ 일대일(1:1)이기 때문에 테이블 A, B가 있을 때, A가 주 테이블이면 B가 대상 테이블이고, B가 주 테이블이면 A가 대상 테이블입니다.

→ 일대일(1:1) 단방향

외래 키를 주 테이블이 갖고 있다는 의미로 해석하겠습니다. (Post테이블(주 테이블)에서 외래키(FK)인 Attach 테이블(대상 테이블)의 PK를 갖고 있도록)

게시글(Post)에 첨부파일(Attach)을 반드시 1개만 첨부할 수 있다고 가정합니다.

@Entity
public class Post {
    @Id @GeneratedValue
    @Column(name = "POST_ID")
    private Long id;

    @Column(name = "TITLE")
    private String title;
    @OneToOne
    @JoinColumn(name = "ATTACH_ID")
    private Attach attach;
    //... getter,setter
}
@Entity
public class Attach {
    @Id @GeneratedValue
    @Column(name = "ATTACH_ID")
    private Long id;
    private String name;
  //... getter, setter
}

특별할 게 없습니다.

→ 일대일(1:1) 양방향

단순하게 똑같이 @OneToOne 설정하고 mappedBy 설정만 해서 읽기 전용으로 만들어주면 양방향도 간단하게 됩니다.

@Entity
public class Attach {
    @Id @GeneratedValue
    @Column(name = "ATTACH_ID")
    private Long id;
    private String name;

    @OneToOne(mappedBy = "attach")
    private Post post;
  //... getter, setter
}

→ 일대일(1:1) 단방향 지원 안함 ❌

아까 정리했는데 왜 또 나왔냐하면, 이번에는 Post테이블(주 테이블)이 아닌 Attach테이블(대상 테이블)에 외래 키(FK)를 갖고 있을 때를 생각해보려고 합니다.

그러나 이거는 JPA에서는 아예 지원을 하지 않습니다.

→ 일대일(1:1) 양방향

이럴 때는 어차피 양 쪽이 일대일이기 때문에 위에서 정의한 대로 처리하면 됩니다.

그러나 논란의 여지가 있습니다.

외래 키를 Post에서 관리하는 게 좋을 것인지, Attach에서 관리하는 게 좋을 것인지 생각을 해봐야합니다. 즉 테이블에 어디에 둘 것 인지를 생각해야합니다.

테이블은 한 번 생성되면 보통 굳어집니다. 변경이 어렵다는 얘기입니다.

그러나 비즈니스는 언제든 바뀔 수 있습니다.

게시글이 여러 개의 첨부파일을 첨부할 수 있도록 비즈니스가 변경되면 어떨까요?

그러면 다(N)쪽인 Attach테이블에 외래 키가 있는 것이 변경에 유연합니다.

그러면 다(N)가 될 확률이 높은 테이블에 외래 키를 놓는게 무조건 좋을까요?

그건 또 아닙니다.

객체 입장에서 Post쪽(1)에서 외래 키를 갖게되면 Post를 조회할 때마다 이미 Attach의 참조를 갖고 있기 때문에 성능상 이득이 있습니다.

※ 결론

종합적으로 판단하고 결정해야하는데 단순화해서, 보통 일대일이라고 정할 때도 아주 신중하게 정했다고 가정한다면 주 테이블(Post)에 외래 키를 두는 것이 더 낫습니다.

다시 말씀드리지만 논쟁이 있고 의견일 뿐입니다.

다대다(N:N)

  • 실무 사용 금지 ❌
    • 중간 테이블이 숨겨져 있기 때문에 자기도 모르는 복잡한 조인의 쿼리(Query)가 발생하는 경우가 생길 수 있기 때문입니다.
    • 다대다로 자동생성된 중간테이블은 두 객체의 테이블의 외래 키만 저장되기 때문에 문제가 될 확률이 높습니다. JPA를 해보면 중간 테이블에 외래 키 외에 다른 정보가 들어가는 경우가 많기 때문에 다대다를 일대다, 다대일로 풀어서 만드는 것(중간 테이블을 Entity로 만드는 것)이 추후 변경에도 유연하게 대처할 수 있습니다.

연관 관계 매핑에 있어서는 위의 내용(방향성, 다중성, 연관관계의 주인)을 숙지하고 사용하면 정리가 될 것 같습니다.

참고 자료

  • 자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍(에이콘, 김영한)
  • 자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍 - 기본편(인프런 온라인 강의, 김영한)
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