[JPA] JPQL 문법 2 - 집합 및 정렬, 조인, 페치 조인

집합 및 정렬

집합

집합은 집합함수(COUNT,SUM,AVG,MAX,MIN)과 함께 통계정보를 구할 때 사용합니다. 

select 
    COUNT(m),
    SUM(m.age),
    AVG(m.age),
    MAX(m.age),
    MIN(m.age)
from Member m

• COUNT() : 결과 수를 리턴합니다.
• MAX,MIN() : 최대 최소 값을 리턴합니다. 주로 문자, 숫자, 날짜에 사용
• AVG() : 평균값을 Double로 리턴합니다. 숫자 타입만 사용 가능.
• SUM() : 합을 리턴합니다. 숫자 타입만 사용 가능

1. NULL 값의 경우에는 무시하므로 통계에 잡히지 않습니다.
2. 만약 값이 없는데 SUM, AVG, MAX, MIN 함수 사용 시 NULL 값이 됩니다.
3. DINTINCT를 집합 함수 안에 사용해서 중복된 값을 제거하고 나서 집합을 구할 수 있습니다.
ex) SELECT COUNT(DISTINCT m.age) FROM Member m 

Group By  

Group By는 특정 열을 기준으로 그룹화 해주는 기능입니다.

// 팀 이름을 기준으로 그룹별로 묶어서 통계 데이터 구하기

SELECT t.name, COUNT(m.age), SUM(m.age), AVG(m.age), MAX(m.age)
FROM Member m LEFT JOIN m.team t
GROUP BY t.name

Having 절

Having 절은 GroupBy와 함께 사용되는데, 그룹화한 데이터에 조건식을 걸어서 조회할 때 사용합니다.

// 그룹별 통계 데이터중에서 평균 나이가 10살 이상인 그룹만 조회
SELECT t.name, COUNT(m.age), AVG(m.age), SUM(m.age), MAX(m.age)
FROM Member m LEFT JOIN m.team t
GROUP BY t.name
HAVING AVG(m.age) >= 10

정렬(Order By)

• ORDER BY 특정열 DESC : 내림차순 
• ORDER BY 특정열 ASC : 오름차순 (기본 값)

팀 이름을 기준으로 그룹화 한 후 팀 이름과 멤버 평균 나이를 조회하되, 평균 나이가 높은 순으로 조회(오름차순) 

SELECT t.name, count(ma.ge) as cnt // 3
FROM Member m LEFT JOIN m.team t // 1
GROUP BY t.name // 2
ORDER BY cnt // 4

SELECT 한 결과를 ORDER BY 하기 때문에 SELECT 절에 별칭을 사용해서 ORDER BY에 적용할 수 있습니다.

 

ORDER BY에 여러 컬럼을 적용하는 경우 먼저 작성한 컬럼명을 우선순위로 정렬합니다.
SELECT m
FROM Member m
ORDER BY m.age DESC, m.username ASC 

-> age를 내림차순으로 정렬한 이후에 username을 오름차순으로 정렬한 결과를 리턴 

 

JPQL 조인

JPQL도 조인을 지원합니다. SQL의 조인과 기능은 동일하지만 문법이 조금 다릅니다. 내부 조인부터 알아봅시다.

내부 조인

INNER JOIN

내부조인은 데이터베이스에서 두 개 이상의 테이블을 조합하여 결과를 생성하는 조인연산으로, 조인 조건을 기반으로 테이블 간 일치하는 행을 선택해서 결과를 리턴합니다. 

예를들어 Member와 Team 테이블을 INNER JOIN 할 경우, 두 테이블의 일치하는 행인 ID 가 동일한 (MEMBER.member_id = TEAM.team_id) 행만 결과에 포함해서 리턴합니다.

• 동일하게 INNER JOIN을 사용합니다. 참고로 INNER는 생략 가능.

List<Member> resultList = em.createQuery("SELECT m FROM Member m INNER JOIN m.team t where t.name =: teamName", Member.class)
        .setParameter("teamName", "team1")
        .getResultList();
for (Member member : resultList) {
    System.out.println("member = " + member);
}

• MEMBER 와 TEAM 테이블에서 동일한 ID를 기준으로 JOIN 한 후,  이름 기반 파라미터로 바인딩된 값인 팀이름을 가진 멤버 조회 쿼리
• 가장 큰 특징 : SQL 과 달리 조인할 때 연관 필드를 사용합니다. (Member m INNER JOIN m.team t)

JPQL을 통해 생성 되는 SQL : MEMBER M INNER JOIN TEAM T ON M.TEAM_ID=T.TEAM_ID

• 주의 : 연관 필드를 사용하지 않고 JPQL 조인을 SQL 조인 처럼 사용하는 경우 문법 오류가 발생합니다. 

문법 오류 발생 예시

List<Member> resultList = em.createQuery("SELECT m FROM Member m INNER JOIN Team t where t.name =: teamName", Member.class) // SQL 조인처럼 사용
        .setParameter("teamName", "team1")
        .getResultList();
for (Member member : resultList) {
    System.out.println("member = " + member);
}

외부 조인

LEFT OUTER JOIN

외부 조인은 내부 조인과 달리, 일치하는 행 뿐만 아니라 일치하지 않는 행도 결과에 포함시킵니다.

• LEFT JOIN : 왼쪽 테이블의 모든 행과 오른쪽 테이블에서 일치하는 행을 조합하여 결과를 생성. 일치하지 않는 행은 NULL로 채워짐
• RIGHT JOIN :  반대로 오른쪽 테이블의 모든 행과 왼쪽 테이블에서 일치하는 행을 조합하여 결과를 생성. 일치하지 않는 행은 NULL로 채워짐

JPQL 외부 조인 또한 SQL 외부 조인과 동일합니다. LEFT 나 RIGHT 작성 시 OUTER 생략 가능합니다.

보통 LEFT JOIN으로 사용 합니다.

 

외부 조인 JPQL 또한 연관필드를 사용합니다.

List<Member> resultList = em.createQuery("SELECT m FROM Member m LEFT JOIN m.team t where t.name =: teamName", Member.class)
        .setParameter("teamName", "team1")
        .getResultList();
for (Member member : resultList) {
    System.out.println("member = " + member);
}

컬렉션 조인

일대다, 다대다 관계처럼 컬렉션을 사용하는 곳에 조인하는 것을 컬렉션 조인이라고합니다.

 

Member (*) ➡️ Team(1) 으로의 조인은 다대일 조인이면서 단일 값 연관 필드 m.team 를 사용합니다.

SELECT m, t
FROM Member m LEFT JOIN m.team

 

반대로 Team(1) ➡️ Member 로의 조인은 일대다 조인이면서 컬렉션 값 연관 필드 m.members를 사용합니다. 

SELECT t, m 
FROM Team t LEFT JOIN t.members m

세타 조인

세타 조인은 둘 이상의 테이블을 연결해서 관련된 데이터를 가져오는 작업을 수행하는데 사용됩니다. 

WHERE 절을 사용해서 세타 조인을 할 수 있습니다. 참고로 내부 세타 조인만 지원.

세타조인을 사용하면 전혀 관계없는 엔티티도 조인할 수 있습니다.

// JPQL
SELECT COUNT(m) 
FROM Member m, Team T
WHERE m.username = t.name

// SQL
SELECT COUNT(M.ID)
FROM MEMBER M CROSS TEAM T
WHERE M.USERNAME=T.NAME

JOIN ON 절

JPA 2.1 이후 버전부터는 JOIN ON 절을 지원하기 때문에 조인 대상을 필터링하고 조인할 수 있습니다. 

내부 조인의 ON절은 WHERE 절을 사용할 때와 결과가 같으므로 보통 ON 절은 OUTER 조인에서만 사용합니다.

// 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'

페치 조인

엔티티를 조회할 때 조인한 엔티티나 컬렉션까지 한 번에 같이 조회하는 JPQL만의 기능입니다.

 

일반적인 join과의 차이점은 일반적인 join은 조회 시 조회한 엔티티만 반환하고, 연관된 엔티티를 함께 로드하지는 않습니다.

반면, fetch join은 연관된 엔티티도 함께 조회함으로써 지연로딩하는 것이 아닌 즉시로딩한다는 점입니다. 

 

즉시로딩하면 장점이 뭐냐 ?  후속 쿼리( 연관된 엔티티를 로드하기 위해 추가적으로 실행되는 쿼리)를 별도로 사용하지 않아도 된다!

 

엔티티 페치 조인

MEMBER INNER JOIN FETCH TEAM

회원 엔티티를 조회하면서 연관된 팀 엔티티도 함께 조회하는 JPQL

SELECT m
FROM Member m INNER JOIN FETCH m.team

JOIN 옆에 FETCH 키워드를 붙이면 연관된 엔티티나 컬렉션을 함께 조회합니다. 참고로 일반적인 JPQL 조인과 다르게 페치 조인에서는 별칭을 사용할 수 없습니다. 

 

실행된 SQL

SELECT M.*, T.*
FROM MEMBER M INNER JOIN TEAM T ON M.TEAM_ID = T.ID

• JPQL에서 m 만 SELECT 했지만 , SQL을 보면 M뿐만 아니라 T까지 SELECT 된 것을 볼 수 있습니다.
• 엔티티를 지연로딩으로 설정했다 하더라도 페치 조인을 하게 되면 연관된 엔티티 T는 프록시가 아닌 실제 엔티티이기 때문에 지연 로딩이 일어나지 않습니다.
• 추가적으로 실제 엔티티이기 때문에 회원 엔티티가 준영속상태가 되어도 연관된 팀을 조회할 수 있습니다.

컬렉션 페치 조인

TEAM INNER JOIN FETCH MEMBER

이번에는 Team과 일대다 관계인 Member 컬렉션을 페치 조인해 봅시다.

 

팀 엔티티를 조회하면서 연관된 멤버 엔티티(컬렉션)도 함께 조회하는 JPQL

SELECT t
FROM Team t INNER JOIN FETCH t.members

실행된 SQL

SELECT T.*, M.*
FROM TEAM T INNER JOIN FETCH MEMBER M ON T.id = M.team_id

• 엔티티 페치 조인과 마찬가지로 JPQL에서 t만 페치 조인 후 select 해도 SQL에서 t뿐만 아니라 m까지 함께 select 된 것을 확인할 수 있습니다.

public static void main(String[] args) {
    EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpql");
    EntityManager em = emf.createEntityManager();
    EntityTransaction tx = em.getTransaction();

    tx.begin();

    try {
        List<Team> resultList = em.createQuery("SELECT t FROM Team t INNER JOIN FETCH t.members", Team.class)
                .getResultList();
        for (Team team : resultList) {
            System.out.println("team = " + team);
        }
    } catch (Exception e) {
        tx.rollback();
    }finally {
        em.close();
    }

    emf.close();
}

• 마찬가지로 실제 엔티티를 조회하는 것이기 때문에 같은 팀에 소속된 회원들은 참조가 동일한 팀 엔티티를 갖습니다.
  • team = domain.Team@313f8301
    team = domain.Team@313f8301
• DISTINCT FETCH JOIN을 하면 중복되는 팀 엔티티는 하나만 조회됩니다.
  • team = domain.Team@313f8301

 

페치 조인 장점

1. 페치조인을 사용하면 연관된 엔티티를 쿼리 시점에 조회하므로 지연 로딩이 발생하지 않습니다.
   1. 준영속 상태에서도 객체 그래프 탐색이 가능
2. SQL 호출 횟수를 줄여 성능을 최적화할 수 있습니다. 
3. 엔티티가 지연로딩(fetchType.LAZY)으로 설정되어 있다 하더라도, 연관관계를 고려하여 연관된 엔티티까지 조회할 수 있습니다.
   1. 페치 조인은 글로벌 로딩 전략 보다 우선시됩니다. 그렇기 때문에 페치 타입을 LAZY로 설정하더라도 페치 조인을 사용하면 데이터가 즉시 조회되는 결과를 가져오게 됩니다.
   2. 글로벌 로딩 전략은 될 수 있으면 지연 로딩을 사용하고 최적화가 필요하면 페치 조인을 적용하는 것이 효과적입니다.

페치 조인 한계점

1. 조인 대상에 별칭을 사용할 수 없습니다.
   1. 하지만 ! 하이버네이트는 페치 조인에도 별칭을 허용합니다. 
2. 둘 이상의 컬렉션을 페치할 수 없습니다.
   1. 구현체에 따라 되기도 하지만 컬렉션 * 컬렉션의 경우 Cartesian Product 가 만들어 지므로 주의해야 합니다.
3. 페치 조인을 사용하면 페이징 API를 사용할 수 없습니다.

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<참고자료>

• 자바 ORM 표준 JPA 프로그래밍, 김영한

SQL 왼쪽 조인 - 제타위키

SQL 내부 조인 - 제타위키

 

[JPA] 페치 조인(fetch join)이란?