JPA의 N + 1 문제에 대해서 설명해주세요

1. JPA의 N + 1 문제란?

N + 1 문제는 연관된 엔티티를 조회할 때 발생하는 성능 이슈를 말한다. 연관 관계가 설정된 엔티티를 조회할 경우에, 조회된 데이터 개수(N)만큼 연관관계의 조회 쿼리가 추가로 발생하는 현상이다. 다시 말하면, 조회시 1개의 쿼리를 생각하고 설계했으나 예상치 못한 쿼리가 N개 더 발생하는 문제이다.

 

2. 즉시 로딩(Eager)

// User.java
@OneToMany(mappedBy = "user", fetch = FetchType.EAGER)
private Set<Order> orders = emptySet();

// Order.java
@ManyToOne(fetch = FetchType.EAGER)
private Order order;

 

즉시 로딩이란 연관된 엔티티를 조인해서 가져오는 것을 말한다.

예를 들어, user를 findAll() 메서드로 가져온다면, 

select u from User u;

위의 JPQL이 만들어지고, SQL로 번역되어 데이터베이스에 전달된다.

JPA는 Order가 즉시 로딩으로 설정되어 있으므로 Order를 가져오는 추가 쿼리(N + 1 문제)가 발생하게 된다.

 

3. 지연 로딩(Lazy)

// User.java
@OneToMany(mappedBy = "user", fetch = FetchType.LAZY)
private Set<Order> orders = emptySet();

// Order.java
@ManyToOne(fetch = FetchType.LAZY)
private Order order;

지연 로딩이란 연관된 엔티티를 실제 객체 대신에 프록시 객체를 채워 넣어준다.

이 때 user를 findAll() 메서드로 가져와도 연관된 엔티티가 프록시 객체가 채워지기 때문에 N + 1 문제가 발생하지 않는다.

 

하지만, 연관된 엔티티, order를 사용하게 될 경우, 데이터베이스에 조회해서 실제 객체의 값을 채워 넣어주게 된다.

말 그대로 "지연해서 나중에 쓸 때 로딩해주겠다"는 것이다.

 

결국, 연관된 엔티티를 사용하게 되면 추가 쿼리가 발생하기 때문에 지연 로딩도 N + 1 문제에서 자유롭지 못하다.

 

4. N + 1 문제는 어떻게 해결할 수 있는가?

• fetch join
• @EntityGraph

 

4 - 1. fetch join

fetch join은 연관 관계에 있는 엔티티를 한 번에 즉시 로딩하는 구문이다.

핵심은 "선별적으로" 즉시 로딩할 수 있다는 점이다.

어느 경우에는 즉시 로딩하지 않아도 되고, 다른 경우에는 즉시 로딩해야 하는 경우가 있을 수 있다.

이런 경우에, 연관된 엔티티를 지연 로딩으로 설정해두고, JPQL을 fetch join 해오면,

상황에 맞게 쿼리해올 수 있는 것이다.

// User.java
@OneToMany(mappedBy = "user", fetch = FetchType.LAZY)
private Set<Order> orders = emptySet();

// UserRepository.java
@Query("select distinct u from User u left join fetch u.orders")
List<User> findAllJPQLFetch();

 

 

4 - 2. @EntityGraph

@EntityGraph도 fetch 조인과 동일한 효과를 만들어 낸다.

@EntityGraph(attributePaths = {"orders"}, type = EntityGraphType.FETCH)
List<User> findAllEntityGraph();

쿼리 메서드에 해당 어노테이션을 추가해 사용할 수 있다.

 

5. 컬렉션 조인시 @BatchSize

컬렉션 조인을 하는 경우에는 데이터가 뻥튀기 될 위험이 있다.

페이징 처리를 하기 위해 1:N 관계의 엔티티에서 `1` 쪽을 기준으로 데이터를 fetch join 해오는 경우

페이징이 맞지 않게 된다.

예를 들어, user가 5명, order가 각각 3개씩 있는 상황에서

user를 조회해올 때 원하는 레코드 개수는 5개이지만, 조인이 일어나기 때문에 15개가 반환될 것이다.

 

따라서, 컬렉션을 조인해야 하는데, 페이징 처리까지 해야한다면, @BatchSize로 해결할 수 있다.

@BatchSize(size = 100)
@OneToMany(mappedBy = "user", fetch = FetchType.LAZY)
private Set<Order> orders = emptySet();

 

 

5 - 1. application.yml에서 글로벌하게 batch size 지정하기

spring:
  jpa:
    properties:
      hibernate:
        default_batch_fetch_size: 100

설정 파일에서 위와 같이 지정하면 프로젝트 전체에 batch size가 적용된다.

 

 

References

https://www.maeil-mail.kr/question/49

https://www.inflearn.com/course/ORM-JPA-Basic/dashboard

https://velog.io/@jinyoungchoi95/JPA-%EB%AA%A8%EB%93%A0-N1-%EB%B0%9C%EC%83%9D-%EC%BC%80%EC%9D%B4%EC%8A%A4%EA%B3%BC-%ED%95%B4%EA%B2%B0%EC%B1%85

https://tecoble.techcourse.co.kr/post/2021-07-26-jpa-pageable/