[Spring] 스프링 DB 1편 4) 스프링과 문제 해결 - 트랜잭션(1)

스프링 DB 1편 데이터 접근 핵심 원리

Session 4 스프링과 문제 해결 - 트랜잭션

1. 문제점들

1) 애플리케이션 구조

- 프레젠테이션 계층

UI 관련 처리 담당, 웹 요청과 응답, 사용자 요청을 검증

주 사용 기술 : 서블릿과 HTTP 같은 웹 기술, 스프링 MVC

- 서비스 계층

비즈니스 로직 담당

주 사용 기술 : 가급적 특정 기술에 의존하지 않고 순수 자바 코드로 작성

- 데이터 접근 계층

실제 데이터베이스에 접근하는 코드

주 사용 기술  : JDBC, JPA, File, Redis, Mongo 등

 

2) 순수한 서비스 계층

웹 관련 부분, 데이터 저장 기술을 다른 기술로 변경해도 비즈니스 로직은 최대한 변경 없이 유지되어야 한다.

서비스 계층은 특정 기술에 종속적이지 않게 개발해야함

계층을 나눈 이유도 서비스 계층을 최대한 순수하게 유지하기 위한 목적, 기술에 종속적인 부분은 프레젠테이션, 데이터 접근 계층에서 가지고 간다. 

서비스 계층이 특정 기술에 종속되지 않기 때문에 유지보수가 쉬워지고 테스트하기도 쉽다.

 

3) 문제점들

- MemberServiceV1

MemberServiceV1은 특정 기술에 종속적이지 않고 순수한 비즈니스 로직만 존재하지만 몇 가지 문제가 있음

→ SQLException이라는 JDBC 기술에 의존, memberRepository에서 올라오는 예외이기 때문에 리포지토리에서 해결해야 함

→ MemberRepositoryV1이라는 구체 클래스에 직접 의존, MemberRepository 인터페이스를 도입해서 해결해야 함

 

- MemberServiceV2

트랜잭션을 비즈니스 로직이 있는 서비스 계층에서 시작하는 것이 좋지만 JDBC 기술에 의존해야 한다.

→ 핵심 비즈니스 로직과 JDBC 기술이 섞여있어 유지보수가 어렵다

 

4) 문제 정리

- 트랜잭션 문제

JDBC 구현 기술이 서비스 계층에 누수되는 문제 : 트랜잭션을 적용하면서 서비스 계층에 JDBC 누수

트랜잭션 동기화 문제 : 같은 트랜잭션을 유지하기 위해 커넥션을 파라미터로 넘겨야 함

트랜잭션 적용 반복 문제 : try-catch-finally 반복

- 예외 누수 문제

데이터 접근 계층의 JDBC 구현 기술 예외가 서비스 계층으로 전파

SQLException은 체크 예외라 서비스 계층에서 처리하거나 명시적으로 throws를 통해 밖으로 던져야 함

SQLException이 JDBC 전용 기술이라 다른 데이터 접근 기술을 사용하면 그에 맞는 다른 예외로 변경해야 함

- JDBC 반복 문제

try-catch-finally 반복, 커넥션을 열고 PreparedStatement 사용, 실행 커넥션과 리소스 정리 등 반복

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2. 트랜잭션 추상화

1) 구현 기술에 따른 트랜잭션 사용법

트랜잭션은 원자적 단위의 비즈니스 로직을 처리하기 위해 사용

구현 기술마다 트랜잭션 사용 방법이 다르다

// JDBC
con.setAutoCommit(false);

// JPA
transaction.begin();

 

2) JDBC 트랜잭션 의존

JDBC 기술을 사용하다가 JPA로 변경하게 되면 서비스 계층의 코드도 함께 수정해야 함

이 문제를 해결하기 위해 트랜잭션 기능을 추상화

 

3) 트랜잭션 추상화

트랜잭션을 추상화하기 위해 인터페이스 생성

TxManager 인터페이스를 기반으로 각각 기술에 맞는 구현체를 생성해 사용

public interface TxManager {
      begin();
      commit();
      rollback();
}

서비스는 특정 트랜잭션 기술을 의존하지 않고 추상화된 인터페이스 TxManager에 의존, 원하는 기술의 구현체를 DI를 통해 주입

클라이언트인 서비스는 인터페이스에 의존하고 DI를 사용한 덕분에 OCP 원칙을 지킬 수 있고 트랜잭션을 사용하는 서비스 코드를 전혀 변경하지 않고 트랜잭션 기술을 마음껏 변경 가능!

 

4) 스프링의 트랜잭션 추상화 

스프링은 트랜잭션 추상화 기술을 제공 → PlatformTransactionManager 인터페이스

public interface PlatformTransactionManager extends TransactionManager {
  TransactionStatus getTransaction(@Nullable TransactionDefinition definition) throws TransactionException;
  void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException;
  void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;
}

getTransaction() : 트랜잭션 시작, 기존에 이미 진행 중인 트랜잭션이 있는 경우 해당 트랜잭션에 참여할 수 있다(트랜잭션 참여, 전파)

commit() : 트랜잭션 커밋

rollback() : 트랜잭션 롤백

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3. 트랜잭션 동기화 

1) 트랜잭션 매니저 역할

- 트랜잭션 추상화

- 리소스 동기화

트랜잭션을 시작부터 종료까지 데이터베이스 커넥션을 유지해야 한다. 같은 커넥션을 동기화하기 위해 파라미터로 커넥션을 전달하는 방식을 사용했는데 코드가 지저분해지고 커넥션을 넘기는 메서드와 필요 없는 메서드를 중복해서 만들어야 하는 등 단점이 있음

이 과정을 트랜잭션 매니저가 해결

 

2) 트랜잭션 매니저와 트랜잭션 동기화 매니저

스프링은 트랜잭션 매니저 내부에서 트랜잭션 동기화 매니저를 제공, 쓰레드 로컬을 사용해서 커넥션을 동기화해준다.

쓰레드 로컬을 사용하기 때문에 멀티 쓰레드 상황에 안전하게 커넥션 동기화 가능

커넥션이 필요하면 트랜잭션 동기화 매니저를 통해 커넥션을 획득하면 되므로 파라미터로 컨넥션을 전달하지 않아도 된다.

 

2) 트랜잭션 매니저와 트랜잭션 동기화 매니저 동작 방식

1. 트랜잭션 시작을 위해 커넥션 필요, 트랜잭션 매니저는 데이터소스를 통해 커넥션을 만들고 트랜잭션 시작

2. 트랜잭션 매니저는 트랜잭션이 시작된 커넥션을 트랜잭션 동기화 매니저에 보관

3. 리포지토리는 트랜잭션 동기화 매니저에 보관된 커넥션을 꺼내서 사용

4. 트랜잭션이 종료되면 트랜잭션 매니저는 동기화 매니저에 보관된 커넥션을 통해 트랜잭션을 종료하고 커넥션도 닫는다.

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4. 트랜잭션 문제 해결 - 트랜잭션 매니저 1 

1) MemberRepositoryV3

private void close(Connection con, Statement stmt, ResultSet rs) { 
    JdbcUtils.closeResultSet(rs);
    JdbcUtils.closeStatement(stmt);
    //주의! 트랜잭션 동기화를 사용하려면 DataSourceUtils를 사용해야 한다. 
    DataSourceUtils.releaseConnection(con, dataSource);
}

private Connection getConnection() throws SQLException {
    //주의! 트랜잭션 동기화를 사용하려면 DataSourceUtils를 사용해야 한다. 
    Connection con = DataSourceUtils.getConnection(dataSource); 
    log.info("get connection={} class={}", con, con.getClass()); 
    return con;
}

커넥션을 파라미터로 전달하던 메서드 모두 제거

DataSourceUtils.getConnection(dataSource) → 트랜잭션 동기화 매니저가 관리하는 커넥션이 있으면 해당 커넥션 반환, 없는 경우 새로 생성해서 반환

DataSourceUtils.releaseConnection(con, dataSource) → 트랜잭션을 사용하기 위해 동기화된 커넥션은 닫지 않고 그대로 유지, 트랜잭션 동기화 매니저가 관리하는 커넥션이 없는 경우 해당 커넥션 닫음

 

2) MemberServiceV3_1

@Slf4j
@RequiredArgsConstructor
public class MemberServiceV3_1 {

    private final PlatformTransactionManager transactionManager;
    private final MemberRepositoryV3 memberRepository;

    public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) throws SQLException {
        // 트랜잭션 시작
        TransactionStatus status = transactionManager.getTransaction(new DefaultTransactionDefinition());

        try {
            // 비즈니스 로직
            bizLogic(fromId, toId, money);
            transactionManager.commit(status); // 성공시 커밋
        } catch (Exception e) {
            transactionManager.rollback(status); // 실패시 롤백
            throw new IllegalStateException(e);
        }
    }

    private void bizLogic(String fromId, String toId, int money) throws SQLException {
        Member fromMember = memberRepository.findById(fromId);
        Member toMember = memberRepository.findById(toId);

        memberRepository.update(fromId, fromMember.getMoney() - money);
        validation(toMember);
        memberRepository.update(toId, toMember.getMoney() + money);
    }

    private void validation(Member toMember) {
        if(toMember.getMemberId().equals("ex")) {
            throw new IllegalStateException("이체중 예외 발생");
        }
    }
}

private final PlatformTransactionManager transactionManager → 트랜잭션 매니저 주입받음

transactionManager.getTransaction() → 트랜잭션 시작, TransactionStatus status를 반환, 현재 트랜잭션의 상태 정보가 포함

new DefaultTransactionDefinition() → 트랜잭션과 관련된 옵션을 지정할 수 있다.

transactionManager.commit(status) → 트랜잭션이 성공하면 커밋

transactionManager.rollback(status) → 트랜잭션이 실패하면 롤백

 

3) MemberServiceV3_1Test

DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
memberRepository = new MemberRepositoryV3(dataSource);
PlatformTransactionManager transactionManager = new DataSourceTransactionManager(dataSource);
memberService = new MemberServiceV3_1(transactionManager, memberRepository);

new DataSourceTransactionManager(dataSource) → 현재 JDBC 기술을 사용하고 있어 JDBC용 트랜잭션 매니저 선택해 서비스에 주입, 트랜잭션 매니저는 데이터소스를 통해 커넥션을 생성 dataSource 필요

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5. 트랜잭션 문제 해결 - 트랜잭션 매니저 2

1) 트랜잭션 매니저 동작

1. 서비스 계층에서 transactionManager.getTransaction() 호출해 트랜잭션 시작

2. 트랜잭션 매니저 내부에서 데이터소스를 이용해 커넥션 생성

3. 커넥션을 수동 커밋 모드로 변경해 실제 데이터베이스 트랜잭션 시작

4. 커넥션을 트랜잭션 동기화 매니저에 보관

5. 트랜잭션 동기화 매니저는 쓰레드 로컬에 커넥션 보관, 멀티 쓰레드 환경에서 안전하게 커넥션 보관 가능해짐

6. 서비스는 비즈니스 로직을 실행하면서 리포지토리의 메서드들을 호출

7. 리포지토리 메서드들은 트랜잭션이 시작된 커넥션이 필요 리포지토리는 DataSourceUtils.getConnection()을 사용해 트랜잭션 동기화 매니저에 보관된 커넥션을 꺼내 사용

8. 획득한 커넥션을 사용해 SQL을 데이터베이스에 전달해 실행

9. 비즈니스 로직이 끝나고 커밋이나 롤백하면서 트랜잭션 종료

10. 트랜잭션을 종료하려면 동기화된 커넥션 필요, 트랜잭션 동기화 매니저 통해 커넥션 획득

11. 획득한 커넥션을 통해 데이터베이스에 트랜잭션을 커밋하거나 롤백

12. 전체 리소스 정리 - 트랜잭션 동기화 매니저를 정리(쓰레드 로컬을 사용 후 꼭 정리 필요), 자동 커밋모드로 변경(커넥션 풀 고려), 커넥션을 종료(커넥션 풀 사용 시 반환)

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6. 트랜잭션 문제 해결 - 트랜잭션 템플릿 

1) 트랜잭션 템플릿

현재 트랜잭션 사용 코드를 보면 비즈니스 로직만 다를 뿐 try-catch-finally를 포함한 성공 하면 커밋, 실패하면 롤백 코드가 계속 반복

템플릿 콜백 패턴을 활용하여 반복 문제를 해결

스프링은 TransactionTemplate라는 템플릿 클래스를 제공

 

2) TransactionTemplate

public class TransactionTemplate {
  private PlatformTransactionManager transactionManager;
  public <T> T execute(TransactionCallback<T> action){..}
  void executeWithoutResult(Consumer<TransactionStatus> action){..}
}

 

execute() → 응답 값이 있을 때 사용

executeWithoutResult() → 응답 값이 없을 때 사용

 

3) MemberServiceV3_2

private final TransactionTemplate txTemplate;
private final MemberRepositoryV3 memberRepository;

public MemberServiceV3_2(PlatformTransactionManager transactionManager, MemberRepositoryV3 memberRepository) {
    this.txTemplate = new TransactionTemplate(transactionManager);
    this.memberRepository = memberRepository;
}

public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) throws SQLException {
    // 반환값이 없음 executeWithoutResult사용
    txTemplate.executeWithoutResult((status) -> {
        // 비즈니스 로직
        try {
            bizLogic(fromId, toId, money);
        } catch (SQLException e) {
            throw new IllegalStateException(e);
        }
    });
}

TransactionTemplate을 사용하려면 TransactionManager 필요, 생성자에서 TransactionManager을 주입받으면서 TransactionTemplate 생성

트랜잭션 템플릿 덕분에 트랜잭션 시작, 커밋, 롤백 코드가 모두 제거

비즈니스 로직인 bizLogic() 메서드 호출하면 SQLException 체크 예외를 넘겨줌 해당 람다에서 체크 예외를 밖으로 던질 수 없어 언체크 예외로 변경해 던지도록 예외를 전환함

 

4) 정리

트랜잭션 템플릿 덕분에 트랜잭션을 사용할 때 반복하는 코드를 제거하지만 서비스 로직인데 비즈니스 로직뿐만 아니라 트랜잭션 처리 로직이 포함되어 있다.

애플리케이션을 구성하는 로직을 핵심 기능과 부가 기능으로 구분하자면 서비스 입장에서 비즈니스 로직은 핵심, 트랜잭션은 부가 기능

서비스 로직은 가급적 핵심 비즈니스 로직만 존재해야 한다. 두 관심사를 하나의 클래스에서 처리하게 되어 있어 코드를 유지보수하기 어려워짐 ▶ 트랜잭션 AOP를 통해 해결