JPA N+1 문제

JPA(Java Persistence API)를 사용하면서 종종 마주하게 되는 N+1 문제에 대해 친절하고 상세하게 설명드리겠습니다. 이 문제는 특히 성능 최적화가 중요한 애플리케이션에서 자주 언급되며, 이해하고 해결하는 것이 중요한 부분입니다.

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📌 N+1 문제란?

N+1 문제는 데이터베이스에 접근할 때 발생하는 성능 이슈 가운데 하나로, 주로 ORM(Object-Relational Mapping) 프레임워크를 사용할 때 나타납니다. 이 문제는 다음과 같은 형태로 발생합니다:

1. N개의 쿼리 + 1개의 메인 쿼리가 실행됩니다.
2. 즉, 첫 번째 메인 쿼리가 실행된 후, 각 결과에 대해 추가적인 N개의 쿼리가 발생하게 됩니다.

이로 인해 데이터베이스에 불필요하게 많은 요청이 발생하고, 애플리케이션의 성능이 저하될 수 있습니다.

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🧩 JPA에서의 N+1 문제 발생 원인

JPA에서는 엔티티 간의 관계를 매핑할 때 페치 전략(Fetch Strategy) 을 설정할 수 있습니다. 주로 EAGER와 LAZY 두 가지 페치 전략이 사용됩니다.

• EAGER Fetching: 연관된 엔티티를 즉시 로딩합니다.
• LAZY Fetching: 연관된 엔티티를 실제로 접근할 때 로딩합니다.

N+1 문제는 주로 LAZY 로딩을 사용할 때 발생합니다. 이유는 다음과 같습니다:

1. 첫 번째 쿼리: 메인 엔티티 목록을 조회합니다. (1개의 쿼리)
2. N개의 쿼리: 각 메인 엔티티에 연관된 엔티티를 조회합니다. (각각의 메인 엔티티마다 1개의 쿼리)

결과적으로, 총 N+1개의 쿼리가 실행됩니다.

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📚 예시로 이해하기

상황 설정

• 엔티티:
  • Author 엔티티
  • Book 엔티티 (각 저자는 여러 권의 책을 가집니다. Author와 Book은 일대다 관계)

@Entity
public class Author {
    @Id
    private Long id;
    private String name;

    @OneToMany(mappedBy = "author", fetch = FetchType.LAZY) // LAZY 로딩
    private List<Book> books;
    // getters and setters
}

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

    @ManyToOne(fetch = FetchType.LAZY)
    @JoinColumn(name = "author_id")
    private Author author;
    // getters and setters
}

문제 상황

Author 목록을 조회하고 각 저자에 속한 Book 목록을 출력하는 코드입니다.

// 메인 쿼리: 모든 저자를 조회
List<Author> authors = entityManager.createQuery("SELECT a FROM Author a", Author.class).getResultList();

// N개의 추가 쿼리: 각 저자의 책을 조회
for (Author author : authors) {
    List<Book> books = author.getBooks();
    books.forEach(book -> System.out.println(book.getTitle()));
}

실행되는 쿼리:

1. 메인 쿼리 (1개)

SELECT a FROM Author a

2. 추가 쿼리 (N개)

SELECT b FROM Book b WHERE b.author_id = ?

 

1. 이 쿼리가 각 Author마다 실행됩니다.

문제: 저자가 100명이라면 총 101개의 쿼리가 실행되어 성능 저하를 초래할 수 있습니다.