JPA N + 1 문제

[SuyeonChoi]

N + 1 문제란

처음 실행한 SQL의 결과 수 만큼 추가로 SQL 쿼리가 실행되는 문제

• 즉시 로딩 N + 1
  • JPQL 사용 시 발생
  • 연관관계 엔티티를 함께 조회할 때, JPQL(em.createQuery("select m from Member m"))을 사용하는 경우 즉시로딩이나 지연 로딩에 대해 신경쓰지 않고 SQL문 실행. 연관된 컬렉션이 즉시 로딩이므로 엔티티를 가져오기 위해 SQL문이 즉시 실행된다
• 지연 로딩 N + 1
  • JPQL에서는 발생하지 않느다. 하지만 비즈니스 로직에서 실제 하위 컬렉션(엔티티)을 사용하면 지연 로딩이 발생한다. 값을 초기화하는 수만큼 SQL문이 실행된다

해결 방법

1. 페치 조인

• 가장 일반적인 방법
• inner join 문을 생성
• 단점:
  • Inner Join 문으로 카테시안 곱(Cartesian Product) 발생하여 중복된 결과가 조회될 수 있다.
  • 중복을 제거하기 위해 DISTINCT를 사용
  • 불필요한 쿼리문이 추가될 수 있다.
  • 어떤 필드는 Eager 조회, 어떤 필드는 Lazy 조회까지 쿼리에서 표현해야한다.

2. @EntityGraph

• attributePaths에 쿼리 수행시 바로 가져올 필드명을 지정하면 Lazy가 아닌 Eager 조회
• Outer Join문을 문으로 카테시안 곱(Cartesian Product) 발생하여 중복된 결과가 조회될 수 있다.

3. 하이버네이트 @BatchSize

• 연관된 엔티티를 조회할 때 지정한 size 만큼 SQL의 IN 절을 사용해서 조회
• (조회 가능한 데이터 / size) 수 만큼 SQL이 실행
• 즉시 로딩으로 설정하면 SQL 문이 모두 한번에 실행되지만, 지연 로딩의 경우 다음 데이터가 필요한 시점에 SQL 쿼리가 추가로 실행된다.

4. 하이버네이트 @Fetch(FetchMode.SUBSELECT)

• 연관된 데이터를 조회할 때 서브쿼리를 사용해서 N + 1 문제를 해결

카테시안 곱 해결 방법

• 일대다 필드의 타입을 Set으로 선언
  • Set은 중복을 허용하지 않는 자료구조이므로 중복등록이 불가
  • LinkedHashSet을 사용하여 순서 보장
• JPQL DISTINCT 키워드로 중복을 제거
  • Set보다 List를 써야하는 경우 사용하자

정리

• 즉시 로딩 전략은 그럴듯 보이지만 N + 1 문제는 물론이고 비즈니스 로직에 따라 필요하지 않은 엔티티가 로딩되는 상황이 자주 발생한다
• 즉시 로딩의 가장 큰 문제는 성능 최적화가 어렵다는 점이다.
• 엔티티를 조회하다보면 즉시로딩이 연속으로 발생해서 전혀 예상하지 못한 SQL이 실행될 수 있다.
• 따라서 모두 지연로딩으로 설정하고 성능 최적화가 필요한 곳에 JPQL 페치 조인을 사용하자
• JPA의 글로벌 페치 전략 기본값
  • @OneToOne, @ManyToOne : 기본 페치 전략은 즉시 로딩
  • @OneToMany, @ManyToMany : 기본 페치 전략은 지연 로딩
  • 기본값이 즉시 로딩인 XXXToOne 은 LAZY로 설정해서 지연로딩 전략을 사용하자

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Ref.
[책] 자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍
[기억보단기록을 - JPA N+1 문제 및 해결방안]