[자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍] 10~11. 객체지향 쿼리 언어

객체지향 쿼리 언어 소개

JPQL

• JPA를 사용하면 엔티티 객체를 중심으로 개발할 수 있다.
• 문제는 검색을 할 때도 테이블이 아닌 엔티티 객체를 대상으로 검색해야 한다.
• 하지만 모든 DB 데이터를 객체로 변환해서 검색하는 것은 불가능하다.
• 따라서 애플리케이션이 필요한 데이터만 DB에서 불러오려면 결국 검색 조건이 포함된 SQL이 필요하다.
• JPA는 SQL을 추상화한 JPQL이라는 객체 지향 쿼리 언어 제공한다.
• 문법은 SQL과 유사하며, 둘의 가장 큰 차이점은 JPQL은 엔티티 객체를 대상으로, SQL은 데이터베이스 테이블을 대상으로 쿼리한다는 것이다.
• 즉, JPQL을 한마디로 정의하면 객체 지향 SQL이라고 말할 수 있다.

//검색
String jpql = "select m From Member m where m.name like ‘%hello%'";
List<Member> result = em.createQuery(jpql, Member.class).getResultList();

Criteria

• 문자가 아닌 자바 코드로 JPQL을 작성할 수 있음
• JPQL 빌더 역할
• JPA 공식 기능
• 다만 너무 복잡하고 실용성이 없음
• Criteria 대신에 QueryDSL 사용 권장

//Criteria 사용 준비
CriteriaBuilder cb = em.getCriteriaBuilder();
CriteriaQuery<Member> query = cb.createQuery(Member.class);

//루트 클래스 (조회를 시작할 클래스)
Root<Member> m = query.from(Member.class);

//쿼리 생성 CriteriaQuery<Member> cq =
query.select(m).where(cb.equal(m.get("username"), “kim”));
List<Member> resultList = em.createQuery(cq).getResultList();

QueryDSL

• 문자가 아닌 자바코드로 JPQL을 작성할 수 있음
• JPQL 빌더 역할
• 컴파일 시점에 문법 오류를 찾을 수 있음
• 동적쿼리 작성 편리함
• 단순하고 쉬움
• 실무 사용 권장

//JPQL
//select m from Member m where m.age > 18
JPAFactoryQuery query = new JPAQueryFactory(em);
QMember m = QMember.member;

List<Member> list =
    query.selectFrom(m)
        .where(m.age.gt(18))
        .orderBy(m.name.desc())
        .fetch();

네이티브 SQL

• JPA에서 제공하는 SQL을 직접 사용하는 기능
• JPQL로 해결할 수 없는 특정 데이터베이스에 의존적인 기능
• 예) 오라클 CONNECT BY, 특정 DB만 사용하는 SQL 힌트

String sql = "SELECT ID, AGE, TEAM_ID, NAME FROM MEMBER WHERE NAME = 'kim'";
List<Member> resultList = em.createNativeQuery(sql, Member.class).getResultList();

JDBC 직접 사용, SpringJdbcTemplate 등

• JPA를 사용하면서 JDBC 커넥션을 직접 사용하거나, 스프링 JdbcTemplate, 마이바티스 등을 함께 사용할 수 있음
• 단 영속성 컨텍스트를 적절한 시점에 강제로 플러시하는 작업이 필요
• 예) JPA를 우회해서 SQL을 실행하기 직전에 영속성 컨텍스트 수동 플러시

JPQL 기본

• JPQL은 객체지향 쿼리 언어다. 따라서 테이블을 대상으로 쿼리하는 것이 아니라 엔티티 객체를 대상으로 쿼리한다.
• JPQL은 SQL을 추상화해서 특정데이터베이스 SQL에 의존하지 않는다.
• JPQL은 결국 SQL로 변환된다.

JPQL 문법

• ex) select m from Member as m where m.age > 18
• 엔티티와 속성은 대소문자 구분 O (Member, age)
• JPQL 키워드는 대소문자 구분 X (SELECT, FROM, where)
• 테이블 이름이 아닌 엔티티 이름 사용(Member)
• 별칭은 필수(m) (as는 생략가능)

TypeQuery, Query

• TypeQuery: 반환 타입이 명확할 때 사용
• Query: 반환 타입이 명확하지 않을 때 사용

TypedQuery<Member> query = em.createQuery("SELECT m FROM Member m", Member.class);
Query query = em.createQuery("SELECT m.username, m.age from Member m");

결과 조회 API

• query.getResultList(): 결과가 하나 이상일 때, 리스트 반환
  • 결과가 없으면 빈 리스트 반환
• query.getSingleResult(): 결과가 정확히 하나, 단일 객체 반환
  • 결과가 없으면: javax.persistence.NoResultException
  • 둘 이상이면: javax.persistence.NonUniqueResultException

파라미터 바인딩 - 이름 기준, 위치 기준

Member query = em.createQuery("SELECT m FROM Member m where m.username = :username", Member.class)
query.setParameter("username", usernameParam);

Member query = em.createQuery("SELECT m FROM Member m where m.username = ?1", Member.class)
query.setParameter(1, usernameParam);

참고: 위치 기반 파라미터 바인딩은 왠만하면 사용하지 않도록 하자

프로젝션

• SELECT 절에 조회할 대상을 지정하는 것
• 프로젝션 대상: 엔티티, 임베디드 타입, 스칼라 타입(숫자, 문자 등 기본 데이터 타입)
  • SELECT m FROM Member m -> 엔티티 프로젝션
  • SELECT m.team FROM Member m -> 엔티티 프로젝션
  • SELECT m.address FROM Member m -> 임베디드 타입 프로젝션
  • SELECT m.username, m.age FROM Member m -> 스칼라 타입 프로젝션
• DISTINCT로 중복 제거 가능

프로젝션 여러 값 조회

• SELECT m.username, m.age FROM Member m
• 1. Query 타입으로 조회
• 2. Object[] 타입으로 조회
• 3. new 명령어로 조회
  • 단순 값을 DTO로 바로 조회
    • SELECT new jpabook.jpql.UserDTO(m.username, m.age) FROM Member m
    • 패키지 명을 포함한 전체 클래스 명 입력
  • 순서와 타입이 일치하는 생성자 필요

---

페이징

• JPA는 페이징을 다음 두 API로 추상화
• setFirstResult(int startPosition) : 조회 시작 위치(0부터 시작)
• setMaxResults(int maxResult) : 조회할 데이터 수

//페이징 쿼리
String jpql = "select m from Member m order by m.name desc";
List<Member> resultList = em.createQuery(jpql, Member.class)
    .setFirstResult(10)
    .setMaxResults(20)
    .getResultList();

MySQL 방언

SELECT
    M.ID AS ID,
    M.AGE AS AGE,
    M.TEAM_ID AS TEAM_ID,
    M.NAME AS NAME
FROM
    MEMBER M
ORDER BY
    M.NAME DESC LIMIT ?, ?

Oracle 방언

SELECT * FROM
    ( SELECT ROW_.*, ROWNUM ROWNUM_ FROM
        ( SELECT
            M.ID AS ID,
            M.AGE AS AGE,
            M.TEAM_ID AS TEAM_ID,
            M.NAME AS NAME
        FROM MEMBER M
        ORDER BY M.NAME
        ) ROW_
    WHERE ROWNUM <= ?
    )
WHERE ROWNUM_ > ?

조인

• 내부 조인: SELECT m FROM Member m [INNER] JOIN m.team t
• 외부 조인: SELECT m FROM Member m LEFT [OUTER] JOIN m.team t
• 세타 조인: SELECT count(m) FROM Member m, Team t WHERE m.username = t.name

ON

• ON절을 활용한 조인(JPA 2.1부터 지원)
  • 1. 조인 대상 필터링
    • 예) 회원과 팀을 조인하면서, 팀 이름이 A인 팀만 조인
    • JPQL: SELECT m, t FROM Member m LEFT JOIN m.team t on t.name = 'A'
    • SQL: SELECT m.*, t.* FROM Member m LEFT JOIN Team t ON m.TEAM_ID=t.id and t.name='A'
  • 2. 연관관계 없는 엔티티 외부 조인(하이버네이트 5.1부터)
    • 예) 회원의 이름과 팀의 이름이 같은 대상 외부 조인
    • JPQL: SELECT m, t FROM Member m LEFT JOIN Team t on m.username = t.name
    • SQL: SELECT m.*, t.* FROM Member m LEFT JOIN Team t ON m.username = t.name

서브 쿼리

JPA에서도 SQL처럼 서브 쿼리를 사용할 수 있다.

• 나이가 평균보다 많은 회원
  • select m from Member m where m.age > (select avg(m2.age) from Member m2)
• 한 건이라도 주문한 고객
  • select m from Member m where (select count(o) from Order o where m = o.member) > 0

서브 쿼리 지원 함수

• [NOT] EXISTS (subquery): 서브쿼리에 결과가 존재하면 참이 된다.
  • ex) select m from Member m where exists (select t from m.team t where t.name = ‘팀A')
• ALL: 모두 만족하면 참이 된다.
  • ex) select o from Order o where o.orderAmount > ALL (select p.stockAmount from Product p)
• ANY, SOME: 같은 의미, 조건을 하나라도 만족하면 참이 된다.
  • ex) select m from Member m where m.team = ANY (select t from Team t)
• [NOT] IN (subquery): 서브쿼리의 결과 중 하나라도 같은 것이 있으면 참이 된다.

JPA 서브 쿼리 한계

• JPA 표준 스펙상으로는 WHERE, HAVING 절에서만 서브 쿼리 사용 가능
• 하이버네이트를 사용하면 SELECT 절도 가능
• FROM 절의 서브 쿼리는 현재 JPQL에서 불가능
  • 조인으로 풀 수 있으면 풀어서 해결

JPQL 타입 표현

• 문자: ‘HELLO’, ‘She’’s’
• 숫자: 10L(Long), 10D(Double), 10F(Float)
• Boolean: TRUE, FALSE
• ENUM: jpabook.MemberType.Admin (패키지명 포함)
• 엔티티 타입: TYPE(m) = Member (상속 관계에서 사용)

JPQL 기타

• SQL에서 사용하는 대부분 문법 사용 가능
• EXISTS, IN
• AND, OR, NOT
• =, >, >=, <, <=, <>
• BETWEEN, LIKE, IS NULL

조건식

기본 CASE 식

select
    case when m.age <= 10 then '학생요금'
        when m.age >= 60 then '경로요금'
        else '일반요금'
    end
from Member m

단순 CASE 식

select
    case t.name
        when '팀A' then '인센티브110%'
        when '팀B' then '인센티브120%'
        else '인센티브105%'
    end
from Team t

• COALESCE: 하나씩 조회해서 null이 아니면 반환
  • 사용자 이름이 없으면 '이름 없는 회원'을 반환
  • select coalesce(m.username,'이름 없는 회원') from Member m
• NULLIF: 두 값이 같으면 null 반환, 다르면 첫번째 값 반환
  • 사용자 이름이 ‘관리자’면 null을 반환하고 나머지는 본인의 이름을 반환
  • select NULLIF(m.username, '관리자') from Member m

---

JPQL 기본 함수

• CONCAT
• SUBSTRING
• TRIM
• LOWER, UPPER
• LENGTH
• LOCATE
• ABS, SQRT, MOD
• SIZE, INDEX(JPA 용도)

사용자 정의 함수 호출

• 하이버네이트는 사용 전 방언에 추가해야 한다.
  • 사용하는 DB 방언을 상속받고, 사용자 정의 함수를 등록한다.
  • select function('group_concat', i.name) from Item i

JPQL - 경로 표현식

• 점(.)을 찍어 객체 그래프를 탐색하는 것
• 상태 필드(state field): 단순히 값을 저장하기 위한 필드(ex: m.username)
  • 경로 탐색의 끝, 탐색 X
• 연관 필드(association field): 연관관계를 위한 필드
  • 단일 값 연관 필드: @ManyToOne, @OneToOne, 대상이 엔티티(ex: m.team)
    • 묵시적 내부 조인(inner join) 발생, 탐색 O
  • 컬렉션 값 연관 필드: @OneToMany, @ManyToMany, 대상이 컬렉션(ex: m.orders)
    • 묵시적 내부 조인(inner join)** 발생**, 탐색 X
    • FROM 절에서 명시적 조인을 통해 별칭을 얻으면 별칭을 통해 탐색 가능

명시적 조인, 묵시적 조인

• 명시적 조인: join 키워드 직접 사용
  • select m from Member m join m.team t
• 묵시적 조인: 경로 표현식에 의해 묵시적으로 SQL 조인 발생(내부 조인만 가능)
  • select m.team from Member m

경로 표현식 - 예제

• select o.member.team from Order o -> 성공
• select t.members from Team -> 성공
• select t.members.username from Team t -> 실패
• select m.username from Team t join t.members m -> 성공

경로 탐색을 사용한 묵시적 조인 시 주의사항

• 항상 내부 조인
• 컬렉션은 경로 탐색의 끝, 명시적 조인을 통해 별칭을 얻어야함
• 경로 탐색은 주로 SELECT, WHERE 절에서 사용하지만 묵시적 조인으로 인해 SQL의 FROM (JOIN) 절에 영향을 줌
• 묵시적 조인은 조인이 일어나는 상황을 한눈에 파악하기 어려움
• 조인은 SQL 튜닝에 중요 포인트
• 가급적 묵시적 조인 대신에 명시적 조인을 사용하자

JPQL - 페치 조인(fetch join)

페치 조인은 실무에서 매우 중요한 요소이다.

• SQL 조인 종류 X
• JPQL에서 성능 최적화를 위해 제공하는 기능
• 연관된 엔티티나 컬렉션을 SQL 한 번에 함께 조회하는 기능
• join fetch 명령어 사용
• 페치 조인 ::= [ LEFT [OUTER] | INNER ] JOIN FETCH 조인경로

엔티티 페치 조인

• 회원을 조회하면서 연관된 팀도 함께 조회(SQL 한 번에)
• SQL을 보면 회원 뿐만 아니라 팀(T.*)도 함께 SELECT
• [JPQL] select m from Member m join fetch m.team
• [SQL] SELECT M.*, T.* FROM MEMBER M INNER JOIN TEAM T ON M.TEAM_ID=T.ID

페치 조인 사용 코드

String jpql = "select m from Member m join fetch m.team";
List<Member> members = em.createQuery(jpql, Member.class).getResultList();

for (Member member : members) {
    //페치 조인으로 회원과 팀을 함께 조회해서 지연 로딩X
    System.out.println("username = " + member.getUsername() + ", " +
        "teamName = " + member.getTeam().name());
}

username = 회원1, teamname = 팀A
username = 회원2, teamname = 팀A
username = 회원3, teamname = 팀B

컬렉션 페치 조인

• 일대다 관계, 컬렉션 페치 조인
• [JPQL] select t from Team t join fetch t.members where t.name = ‘팀A'
• [SQL] SELECT T.*, M.* FROM TEAM T INNER JOIN MEMBER M ON T.ID=M.TEAM_ID WHERE T.NAME = '팀A'

컬렉션 페치 조인 사용 코드

String jpql = "select t from Team t join fetch t.members where t.name = '팀A'"
List<Team> teams = em.createQuery(jpql, Team.class).getResultList();

for(Team team : teams) {
    System.out.println("teamname = " + team.getName() + ", team = " + team);
    for (Member member : team.getMembers()) {
        //페치 조인으로 팀과 회원을 함께 조회해서 지연 로딩 발생 안함
        System.out.println(“-> username = " + member.getUsername()+ ", member = " + member);
    }
}

teamname = 팀A, team = Team@0x100
-> username = 회원1, member = Member@0x200
-> username = 회원2, member = Member@0x300
teamname = 팀A, team = Team@0x100
-> username = 회원1, member = Member@0x200
-> username = 회원2, member = Member@0x300

페치 조인과 DISTINCT

• SQL의 DISTINCT는 중복된 결과를 제거하는 명령
  • SQL에 DISTINCT를 추가해도 데이터가 다르므로 결과적으로 중복제거 실패

• JPQL의 DISTINCT는 2가지 기능 제공
  • 1. SQL에 DISTINCT를 추가
  • 2. 애플리케이션에서 엔티티 중복 제거
    • DISTINCT가 추가로 애플리케이션에서 중복 제거시도
    • 같은 식별자를 가진 Team 엔티티 제거

페치 조인과 일반 조인의 차이

• 일반 조인 실행시 연관된 엔티티를 함께 조회하지 않음
  • JPQL은 결과를 반환할 때 연관관계 고려 X
  • 단지 SELECT 절에 지정한 엔티티만 조회할 뿐
• 페치 조인을 사용할 때만 연관된 엔티티도 함께 조회(즉시 로딩)
• 페치 조인은 객체 그래프를 SQL 한번에 조회하는 개념

페치 조인의 한계

• 페치 조인 대상에는 별칭을 줄 수 없다.
  • 하이버네이트에서는 가능하나 가급적 사용 X
• 둘 이상의 컬렉션은 페치 조인 할 수 없다.
• 컬렉션을 페치 조인하면 페이징 API(setFirstResult, setMaxResults)를 사용할 수 없다.
  • 일대일, 다대일 같은 단일 값 연관 필드들은 페치 조인해도 페이징 가능
  • 하이버네이트는 경고 로그를 남기고 메모리에서 페이징(매우 위험)

페치 조인의 특징

• 연관된 엔티티들을 SQL 한 번으로 조회 - 성능 최적화
• 엔티티에 직접 적용하는 글로벌 로딩 전략보다 우선함
  • 실무에서 글로벌 로딩 전략은 모두 지연 로딩
  • @OneToMany(fetch = FetchType.LAZY) //글로벌 로딩 전략
• 최적화가 필요한 곳은 페치 조인을 적용하자

페치 조인 정리

• 모든 것을 페치 조인으로 해결할 수는 없음
• 페치 조인은 객체 그래프를 유지할 때 사용하면 효과적
• 여러 테이블을 조인해서 엔티티가 가진 모양이 아닌 전혀 다른 결과를 내야 하면, 페치 조인 보다는 일반 조인을 사용하고 필요한 데이터들만 조회해서 DTO로 반환하는 것이 효과적

 

@BatchSize

• where절의 in의 인자의 개수를 결정함
• 따라서 batchsize 만큼 in의 인자를 넣어서 한번에 거져오게됨
• Lazy Loading과 같이 사용

 

다형성 쿼리

TYPE

• 조회 대상을 특정 자식으로 한정
• 예) Item 중에 Book, Movie를 조회해라
  • [JPQL] select i from Item i where type(i) IN (Book, Movie)
  • [SQL] select i from i where i.DTYPE in (‘B’, ‘M’)

TREAT(JPA 2.1)

• 자바의 타입 캐스팅과 유사
• 상속 구조에서 부모 타입을 특정 자식 타입으로 다룰 때 사용
• FROM, WHERE, SELECT(하이버네이트 지원) 사용
• 예) 부모인 Item과 자식 Book이 있다.
  • [JPQL] select i from Item i where treat(i as Book).auther = ‘kim’
  • [SQL] select i.* from Item i where i.DTYPE = ‘B’ and i.auther = ‘kim’

 

JPQL - 엔티티 직접 사용

기본 키 값

• JPQL에서 엔티티를 직접 사용하면 SQL에서 해당 엔티티의 기본 키 값을 사용
• [JPQL]
  • select count(m.id) from Member m //엔티티의 아이디를 사용
  • select count(m) from Member m //엔티티를 직접 사용
• [SQL](위의 JPQL 둘다 같은 다음 SQL 실행) select count(m.id) as cnt from Member m

엔티티를 파라미터로 전달

String jpql = "select m from Member m where m = :member";
List resultList = em.createQuery(jpql).setParameter("member", member).getResultList();

식별자를 직접 전달

String jpql = "select m from Member m where m.id = :memberId";
List resultList = em.createQuery(jpql).setParameter("memberId", memberId).getResultList();

실행된 SQL

select m.* from Member m where m.id=?

외래 키 값

엔티티를 파라미터로 전달

Team team = em.find(Team.class, 1L);
String qlString = "select m from Member m where m.team = :team";
List resultList = em.createQuery(qlString).setParameter("team", team).getResultList();

식별자를 직접 전달

String qlString = "select m from Member m where m.team.id = :teamId";
List resultList = em.createQuery(qlString).setParameter("teamId", teamId).getResultList();

실행된 SQL

select m.* from Member m where m.team_id=?

JPQL - Named 쿼리

• 미리 정의해서 이름을 부여해두고 사용하는 JPQL
• 정적 쿼리
• 어노테이션, XML에 정의
• 애플리케이션 로딩 시점에 초기화 후 재사용
• 애플리케이션 로딩 시점에 쿼리를 검증

Named 쿼리 - 어노테이션

@Entity
@NamedQuery(
    name = "Member.findByUsername",
    query = "select m from Member m where m.username = :username")
public class Member {
    //...
}

List<Member> resultList =
    em.createNamedQuery("Member.findByUsername", Member.class)
        .setParameter("username", "회원1")
        .getResultList();

Named 쿼리 - XML

<persistence-unit name="jpabook" >
    <mapping-file>META-INF/ormMember.xml</mapping-file>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<entity-mappings xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/persistence/orm" version="2.1">

    <named-query name="Member.findByUsername">
        <query><![CDATA[
            select m
            from Member m
            where m.username = :username
        ]]></query>
    </named-query>

    <named-query name="Member.count">
        <query>select count(m) from Member m</query>
    </named-query>

</entity-mappings>

Named 쿼리 환경에 따른 설정

• XML이 항상 우선권을 가진다.
• 애플리케이션 운영 환경에 따라 다른 XML을 배포할 수 있다.

JPQL - 벌크 연산

• 재고가 10개 미만인 모든 상품의 가격을 10% 상승하려면?
• JPA 변경 감지 기능으로 실행하려면 너무 많은 SQL 실행
  • 1. 재고가 10개 미만인 상품을 리스트로 조회한다.
  • 2. 상품 엔티티의 가격을 10% 증가한다.
  • 3. 트랜잭션 커밋 시점에 변경감지가 동작한다.
• 변경된 데이터가 100건이라면 100번의 UPDATE SQL 실행

벌크 연산

• 쿼리 한 번으로 여러 테이블 로우 변경(엔티티)
• executeUpdate()의 결과는 영향받은 엔티티 수 반환
• UPDATE, DELETE 지원
• INSERT(insert into .. select, 하이버네이트 지원)

String qlString = "update Product p " +
        "set p.price = p.price * 1.1 " +
        "where p.stockAmount < :stockAmount";
int resultCount = em.createQuery(qlString)
            .setParameter("stockAmount", 10)
            .executeUpdate();

벌크 연산 - 주의

• 벌크 연산은 영속성 컨텍스트를 무시하고 데이터베이스에 직접 쿼리하므로 영속성 컨텍스트의 1차 캐시에 저장되어 있는 데이터와 데이터베이스에 저장되어 있는 데이터가 서로 다른 경우가 발생할 수 있음
• 두 가지 해결책
  • 벌크 연산을 먼저 실행
  • 벌크 연산 수행 후 영속성 컨텍스트 초기화