JPA - N+1 문제

[Gunju-Ko]

N+1 문제

즉시 로딩과 N+1

• N+1 문제는 JPA를 개발할 때 가장 주의해야 할 문제이다.

@Entity
@Table(name = "MEMBER")
public class Member {
    @Id @GeneratedValue
    private Long id;

    @OneToMany(mappedBy = "member", fetch = FetchType.EAGER)
    private List<Order> orders = new ArrayList<Order>();
}

@Entity
@Table(name = "ORDER")
public class Order {
    @Id @GeneratedValue
    private Long id;

    @ManyToOne
    private Member member;
}

특정 회원 하나를 em.find() 메소드로 조회하면 즉시 로딩으로 설정한 주문 정보도 함께 조회한다. 이 때 실행된 SQL을 보면 조인을 사용해서 한 번의 SQL로 회원과 주문 정보를 함께 조회한다. 하지만 JPQL을 사용할 때 문제가 발생한다.

em.createQuery("select m from Member m", Member.class).getResultList();

JPQL을 실행하면 즉시 로딩과 지연 로딩에 대해서 전혀 신경 쓰지 않고 JPQL만 사용해서 SQL을 생성한다. 이 때 N+1 문제가 발생한다.

SELECT * FROM MEMBER
SELECT * FROM ORDER WHERE MEMBER_ID = 1
SELECT * FROM ORDER WHERE MEMBER_ID = 2
SELECT * FROM ORDER WHERE MEMBER_ID = 3
SELECT * FROM ORDER WHERE MEMBER_ID = 4
... 

회원 조회 SQL로 N명의 회원 엔티티를 조회하면, 각각의 회원 엔티티와 연관된 주문 콜렉션을 즉시 조회하기 위해 추가로 N번의 SQL을 실행한다. 이처럼 처음 실행한 SQL의 결과 수 만큼 추가로 SQL을 실행하는 것을 N+1 문제라 한다.

지연 로딩과 N+1

@Entity
@Table(name = "MEMBER")
public class Member {
    @Id @GeneratedValue
    private Long id;

    @OneToMany(mappedBy = "member", fetch = FetchType.LAZY)
    private List<Order> orders = new ArrayList<Order>();
}

• 지연로딩으로 설정하면 JPQL에서는 N+1 문제가 발생하진 않는다. 지연 로딩이므로 데이터베이스에서 회원만 조회한다.
• 문제는 비즈니스 로직에서 모든 회원에 대해 연관된 주문 컬렉션을 사용할 때 발생한다.
  • 회원이 5명이면 회원에 따른 주문도 5번 조회된다.

N+1 문제 해결

페치 조인 사용

• JPQL에서 N+1 문제를 해결하기 위한 가장 일반적인 방법은 페치 조인을 사용하는 것이다.

select m from Member m join fetch m.orders

하이버네이트 @BatchSize

@Entity
@Table(name = "MEMBER")
public class Member {
    @Id @GeneratedValue
    private Long id;

    @BatchSize(size = 5)
    @OneToMany(mappedBy = "member", fetch = FetchType.EAGER)
    private List<Order> orders = new ArrayList<Order>();
}

• @BatchSize 애노테이션을 사용하면 연관된 엔티티를 조회할 때 지정한 size 만큼 SQL의 IN 절을 사용해서 조회한다. 만약에 조회한 회원이 10명인데 size=5로 지정하면 2번의 SQL만 추가로 실행한다.
• 즉시 로딩으로 설정하고, 조회한 회원이 10명이라면 2번의 SQL로 주문 데이터를 조회한다.
• 지연 로딩으로 설정하면 지연 로딩된 엔티티를 최초 사용하는 시점에 SQL을 실행해서 5건의 데이터를 미리 로딩한다. 그리고 6번째 데이터를 사용하면 SQL을 추가로 실행한다.

하이버네이트 @Fetch(FetchMode.SUBSELECT)

@Entity
@Table(name = "MEMBER")
public class Member {
    @Id @GeneratedValue
    private Long id;

    @Fetch(FetchMode.SUBSELECT)
    @OneToMany(mappedBy = "member", fetch = FetchType.EAGER)
    private List<Order> orders = new ArrayList<Order>();
}

• @Fetch(FetchMode.SUBSELECT)를 사용하면 연관된 엔티티를 조회할 때 서브 쿼리를 사용해서 N+1 문제를 해결한다.
• 주문 데이터를 가져올 때 아래와 같은 SQL을 실행한다.

SELECT O FROM ORDERS O 
WHERE O.MEMBER_ID IN (SELECT M.ID FROM MEMBER M WHERE M.ID > 10) 

출처

• 자바 ORM 표준 - JPA 프로그래밍 (김영한 지음)

참고하면 좋은글

• JPA 모든 N+1 발생 케이스와 해결책

[Gunju-Ko]

@ManyToOne과 @BatchSize

• @ManyToOne과 @BatchSize 애노테이션을 아래와 같이 사용하면 하이버네이트는 지원하지 않는다.

@ManyToOne
@BatchSize(size = 5)
private User owner;

• @BatchSize는 @OneToMany, @ManyToMany, 엔티티 클래스에만 적용이 가능하다.

@Entity
@BatchSize(size = 5)
public class User {
  ...
}

• 위와 같이 사용하면 ManyToOne 관계도 배치를 사용해서 처리할 수 있다. 하지만 엔티티 클래스에 애노테이션을 추가하면 필드별로 @BatchSize로 제어가 불가능하다.

출처

• https://stackoverflow.com/questions/13048436/manytoone-and-batchsize
• https://lng1982.tistory.com/297