[Spring Boot] JPA N+1

정의

• 데이터 1건을 조회하기 위한 쿼리 외에 연관된 데이터를 조회하기 위한 추가 쿼리가 발생하는 현상
• ex) 10명의 사용자를 조회(1) → 각 사용자가 가진 주문 내역을 조회하기 위해 10번의 추가 SELECT 쿼리(N)

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원인

• JPQL의 독립성
  • JPA의 내부적으로 생성되는 JPQL은 연관 관계를 고려 X → 해당 엔티티만을 대상으로 SQL 생성
  • ex) select * from Parent → Child는 함께 조회 X
• Proxy와 지연 로딩(Lazy Loading)
  • 연관된 데이터는 Proxy로 대체
  • 연관 객체 사용 시, 추가 쿼리(N번)를 통해 개별 조회(N)

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해결 방안

JOIN

• JPQL((left) join fetch) 또는 NativeQuery, DTO 프로젝션을 이용하여 연관된 엔티티를 조인하여 조회
• 카테시안 곱(Cartesian Product)으로 인한 데이터 중복 발생 가능성
  → 일대 다 관계에서 페이징 적용 불가

Fetch Join

• fetch를 활용하여 연관된 객체를 즉시 로딩(Eager Loading)

  //fetch join
  @Query("select m from Message m left join fetch m.attachments where m.id = :id")
  Optional<Message> findByIdWithAttachments(UUID id);
  

  Native Query

• JOIN을 활용한 SQL문 + 조립(Mapping) 필요
• 연관 테이블을 가져오지만, 연관 객체로 인식 X
  → @SqlResultSetMapping 설정 등 복잡한 설정이 필수

DTO Projection

• DTO를 활용하여 하나의 객체로 조회 → N+1 개념 삭제
• 필요한 필드만 조회 → 성능 우수

• 엔티티 형태로 재사용 불가

  //DTO Projection
  @Query("select new com.example.dto.MessageDto(m.id, m.content, a.fileName) " +
       "from Message m left join m.attachments a")
  List<MessageDto> findAllMessageDtos();
  

@EntityGraph

• 특정 쿼리 실행 시에만 즉시 로딩(Eager Loading)으로 전략 변경
• Outer Join 기반

• 카테시안 곱(Cartesian Product)으로 인한 데이터 중복 발생 가능성
  → 일대 다 관계에서 페이징 적용 불가

  @EntityGraph(attributePaths = {"attachments"})
  Optional<Message> findById(UUID id);
  

Batch Size

• 연관된 엔티티를 조회할 때, 지정한 숫자만큼 IN 절을 사용해 한꺼번에 조회
  → 쿼리 횟수: 1 + (N/BatchSize)
• 일대 다 관계에서 사용 가능(Fetch Join의 한계 극복)
• 페이징 사용 가능
• 별도의 코드 변경 불필요
• ex) 게시글 + 댓글: 게시글 목록 조회(1) + 댓글 IN(각 게시글 아이디) 조회(1) = 2번의 쿼리
• 어노테이션 또는 yaml 파일 설정 활용
  • @BatchSize
    • 전역 설정 보다 우선 적용
    • 컬렉션 필드 위나 클래스(엔티티) 위에 붙임
      • 특정 엔티티를 조회할 때 그 안에 딸린 리스트(1:N)만 배치 로딩하고 싶을 때 적용(권장)

        @Entity
        public class Message {
          @Id @GeneratedValue
          private UUID id;
        
          @BatchSize(size = 200) // 이 필드를 조회할 때만 200개씩 IN 절로 묶음
          @OneToMany(mappedBy = "message")
          private List<Attachment> attachments = new ArrayList<>();
        }
        

      • 엔티티가 N의 입장에서 조회될 때(부모를 조회했는데 자식이 여러 명일 때) 적용

        @BatchSize(size = 200)
        @Entity
        public class Attachment { ... }
        

  • application.yml 설정

    • 프로젝트 전체에 적용

      jpa:
        properties:
          hibernate:
            default_batch_fetch_size: 100 # 보통 100~1000 사이 설정