[JPA] N + 1 문제와 해결방안

프로젝트를 하다보면 가장 자주 들리는 문제이지 않나 싶다.

대충 어떤 건지는 알고 있었지만, 최근 다시 공부를 하면서 내가 너무 수박 겉핥기 식으로 알고 있다는 생각에 자세히 정리해보고자 한다.

아래에 작성된 코드 전체는 Github 에 있습니다.

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1. N + 1 쿼리 문제란?

설명하기에 앞서 하나의 팀은 여러 멤버를 가질 수 있고 멤버는 하나의 팀을 가진다고 했을 때, 아래와 같은 코드로 표현할 수 있다.

Entity
@Getter
public class Member {

    @Id
    @GeneratedValue
    private Long id;

    private String name;

    @ManyToOne(fetch = LAZY)
    @JoinColumn(name = "TEAM_ID")
    private Team team;

    protected Member() {
    }

    public Member(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void updateTeam(Team team) {
        this.team = team;
    }
}

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@Entity
@Getter
public class Team {

    @Id
    @GeneratedValue
    private Long id;

    private String name;

    @OneToMany(mappedBy = "team", cascade = CascadeType.ALL)
    private List<Member> members = new ArrayList<>();

    protected Team() {
    }

    public Team(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void addMember(Member member) {
        members.add(member);
        member.updateTeam(this);
    }
}

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public List<String> findMembersTeamName() {
        System.out.println("============N+1=============");
        List<Member> members = memberRepository.findAll();
        System.out.println("============================");
        return members.stream()
                .map(x -> x.getTeam().getName())
                .collect(Collectors.toList());
}

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여기서 위와 같이 Member에 대한 모든 데이터를 찾고 Member.team의 name을 호출하게 된다면 어떻게 될까?

당연하게도 team에 대한 정보를 호출하는 순간 쿼리가 날려져 N+1 문제가 발생하게 된다.

 

이렇게 연관 관계가 설정된 엔티티를 조회할 경우에 조회된 데이터(N) 만큼 연관된 조회 쿼리가 추가로 발생하는 것을 N+1 쿼리 문제라 한다. 만약 10만 명의 Member마다 team이 전부 다른데 각 Member의 team을 조회하게 된다면 10만 개의 쿼리가 보내지게 된다.

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2. 해결 방안

2-1. 조인 페치(Join fetch)

먼저 join fetch 기능으로 간단하게 해결할 수 있다.

public List<Member> findAllJoinFetch() {
        return em.createQuery("select m from Member m join fetch m.team", Member.class)
                .getResultList();
}

 

가져오고 싶은 연관된 엔티티를 한번에 합쳐서 가져오도록 쿼리를 보내는 방식이다.

 

# 주의사항

다대일 관계에서는 위와 같이 그냥 join fetch 를 하면 되지만 만약 일대다 관계, 혹은 컬렉션 패치 조인을 하게 된다면 데이터가 뻥튀기 되는 카테시안 곱이 발생하게 된다.

public List<Team> CollectionJoinFetch() {
        return em.createQuery("select t from Team t join fetch t.members", Team.class)
                .getResultList();
}

ID(PK)	NAME
1	팀 A

ID(PK)	TEAM_ID(FK)	NAME
1	1	멤버 1
2	1	멤버 2

ID(PK)	TEAM_NAME	ID(PK)	TEAM_ID(FK)	MEMBER_NAME
1	팀 A	1	1	멤버 1
2	팀 A	2	1	멤버 2

 

위와 같이 조회를 하게된다면 각 team 마다 team.members 만큼의 데이터가 추가로 생성되기에 조심해야한다.

 

# 해결방안

1. distinct 추가하기

public List<Team> CollectionJoinFetch() {
        return em.createQuery("select distinct t from Team t join fetch t.members", Team.class)
                .getResultList();
}

 

• JSQL의 distinct를 적용하게 되는데 SQL distinct와는 다르다.

   • SQL의 distinct는 row의 값이 모두 일치해야 제거

• JPQL에서 distinct를 하면 SQL distinct 기능 + 중복 엔티티 제거하는 기능

   • Hibernate 6.0부터는 HQL(JPQL의 구현체)에 DISTINCT가 자동 적용

   • https://github.com/hibernate/hibernate-orm/blob/6.0/migration-guide.adoc#distinct

 

2. 일대다 필드의 타입을 SET 으로 선언하기

@OneToMany(cascade = CascadeType.ALL)
private Set<Member> members = new LinkedHashSet<>();

 

이 때, Set은 순서가 보장되지 않기때문에 LinkedHashSet을 사용한다.