JPA N+1 문제

 

N+1 문제
JPA를 사용할 때 성능 저하를 일으키는 대표적인 문제 중 하나
주로 연관된 엔티티를 조회할 때 발생
의도치 않게 너무 많은 쿼리가 실행되는 상황

 

• 첫 번째 1: 처음 부모 엔티티를 조회하는 쿼리
• 나머지 N: 부모 엔티티와 연관된 자식 엔티티를 개별적으로 조회하는 쿼리

 

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IF) Member 엔티티와 Order 엔티티가 @OneToMany로 연관 관계를 가진다고 가정

@Entity
public class Member {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
    private String name;

    @OneToMany(mappedBy = "member", fetch = FetchType.LAZY)
    private List<Order> orders = new ArrayList<>();
}

@Entity
public class Order {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
    private String product;

    @ManyToOne(fetch = FetchType.LAZY)
    private Member member;
}

 

List<Member> members = em.createQuery("SELECT m FROM Member m", Member.class)
                         .getResultList();
for (Member member : members) {
    System.out.println(member.getOrders().size()); // 각 회원의 주문 수를 출력
}

 

쿼리 동작 과정

• 부모 엔티티(Member) 조회
  • 1개 쿼리

SELECT * FROM Member;

 

출력 예)

Hibernate: 
    SELECT
        member0_.id AS id1_0_,
        member0_.name AS name2_0_
    FROM
        Member member0_

• 각 부모 엔티티와 연관된 자식 엔티티(Order)를 조회
  • N개 쿼리

두 번째 쿼리: 회원(Member) 조회

SELECT * FROM Order WHERE member_id = 2;

 

출력 예)

Hibernate: 
    SELECT
        orders0_.id AS id1_1_,
        orders0_.product AS product2_1_,
        orders0_.member_id AS member_i3_1_
    FROM
        Order orders0_
    WHERE
        orders0_.member_id = 2

 

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•

•

 

JPA에서 N+1 문제가 발생하면 회원 수(부모 엔티티 수)만큼 쿼리가 추가로 실행

 

쿼리 실행

• SELECT * FROM Member (회원 조회)
• 각 Member마다 SELECT * FROM Order WHERE member_id = ? 실행 (회원마다 주문 조회)

 

문제의 원인

• 지연 로딩(Lazy Loading)
  • @OneToMany, @ManyToOne과 같은 연관 관계에서 기본적으로 지연 로딩을 사용하면, 연관된 엔티티를 사용할 때 추가 쿼리가 실행
• JPQL의 동작 방식
  • JPQL로 부모 엔티티만 조회하면, 자식 엔티티는 로딩되지 않고 프록시로 대체
  • 실제 접근 시 쿼리가 실행

 

해결 방법

1. 페치 조인(Fetch Join) 사용

• 부모와 자식을 한 번에 조회

List<Member> members = em.createQuery(
    "SELECT m FROM Member m JOIN FETCH m.orders", Member.class)
    .getResultList();

 

출력 예)

SELECT m.*, o.* 
FROM Member m
JOIN Order o ON m.id = o.member_id;

• 한 번의 쿼리로 Member와 Order를 모두 조회

 

2. @EntityGraph 사용

• JPA에서 엔티티 그래프를 정의해 해결

@Entity
@NamedEntityGraph(
    name = "Member.withOrders",
    attributeNodes = @NamedAttributeNode("orders")
)
public class Member {
    ...
}

 

List<Member> members = em.createNamedQuery("SELECT m FROM Member m", Member.class)
                         .setHint("javax.persistence.fetchgraph", em.getEntityGraph("Member.withOrders"))
                         .getResultList();

 

3. 배치 크기 설정

• JPA의 글로벌 설정 또는 연관 관계에 배치 크기를 지정
• @BatchSize 또는 hibernate.default_batch_fetch_size 설정

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

 

• 실행 쿼리
  • 처음 Member 조회 쿼리 1번
  • Order 조회 쿼리 1번으로 100명에 대한 데이터를 가져옴

 

N+1 문제를 그대로 둔다면

• 성능 저하
  • 쿼리 실행 횟수가 많아질수록 데이터베이스 부하
• 유지 보수 어려움
  • 코드 변경 없이 연관된 데이터가 늘어나면 성능 문제
• 실무 적합성
  • 실제 프로젝트에서는 대규모 데이터 조회가 빈번히 발생