[스프링 DB 1편] #4. 스프링과 문제 해결 - 트랜잭션 (2)

[YuDeokRin]

2️⃣ 트랜잭션 추상화

• 현재 서비스 계층은 트랜잭션을 사용하기 위해서 JDBC기술을 사용하고 있다.
• 향후 JPA 같은 데이터 접근 기술로 변경하면, 서비스 계층의 트랜잭션 관련 코드도 모두 함께 수정해야 한다.

✅ 구현 기술에 따른 트랜잭션 사용법

• 트랜잭션은 원자적 단위의 비즈니스 로직을 처리하기 위해 사용한다.

• 구현 기술마다 트랜잭션을 사용하는 방법이 다르다.

  • JDBC : con.setAutoCommit(false)
  • JPA : transaction.begin()

• JDBC 트랜잭션 코드 예시

public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) throws SQLException {
     Connection con = dataSource.getConnection();
     try {
            con.setAutoCommit(false); //트랜잭션 시작 //비즈니스 로직
            bizLogic(con, fromId, toId, money); 
            con.commit(); //성공시 커밋
      } catch (Exception e) {
            con.rollback(); //실패시 롤백
	    throw new IllegalStateException(e);
     } finally {
         release(con);
     }
}

• JPA 트랜잭션 코드 예시

public static void main(String[] args) {
		//엔티티 매니저 팩토리 생성
    EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");
    EntityManager em = emf.createEntityManager(); //엔티티 매니저 생성
    EntityTransaction tx = em.getTransaction(); //트랜잭션 기능 획득
    try {
	    tx.begin(); //트랜잭션 시작 
	    logic(em); //비즈니스 로직 
	    tx.commit();//트랜잭션 커밋
	  } catch (Exception e) { 
		  tx.rollback(); //트랜잭션 롤백
	  } finally {
		  em.close(); //엔티티 매니저 종료
		}
		
		emf.close(); //엔티티 매니저 팩토리 종료 
}

• JDBC 트랜잭션에 의존하다가 JPA 기술로 변경하게 되면 서비스 계층의 트랜잭션을 처리하는 코드도 모두 함께 변경해야 한다.

• JDBC 트랜잭션 의존

• JDBC 기술 → JPA 기술로 변경

✅ 트랜잭션 추상화

• 트랜잭션 기능을 추상화하면 된다.
• 인터페이스를 만들어서 사용하면 된다.

✅트랜잭션 추상화 인터페이스

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

• TxManager 인터페이스를 기반으로 각각의 기술에 맞는 구현체를 만들면 된다.
  • JdbcTxManager : JDBC 트랜잭션 기능을 제공하는 구현체
  • JpaTxManager : JPA 트랜잭션 기능을 제공하는 구현체

✅트랜잭션 추상화와 의존관계

• 서비스 특정 트랜잭션 기술에 의존하는 것이 아니라, TxManager라는 추상화된 인터페이스에 의존
• 원하는 구현체를 DI를 통해서 주입한다.
• JDBC 트랜잭션 기능이 필요하면 JdbcTxManager를 서비스에 주입하고, JPA트랜잭션 기능을 변경해야 하면 JpaTxManager를 주입하면 된다.
• 클라이언트 서비스는 인터페이스에 의존하고 DI를 사용해서 OCP원칙을 지키게 됨
• 따라서 트랜잭션을 사용하는 서비스 코드를 전혀 변경하지 않고, 트랜잭션 기술을 마음껏 변경할 수 있다.

✅ 스프링의 트랜잭션 추상화

• 스프링에서는 이미 앞서한 것을 다 겪어서 대비를 해놨다.
• 스프링은 추상화 기술 뿐만아니라 구현체도 만들어놓았다.
• 스프링 트랜잭션 추상화의 핵심 - PlatformTransactionManager 인터페이스이다.
• org.springframework.transaction.PlatformTransactionManager

참고
스프링 5.3부터는 JDBC 트랜잭션을 관리할 때 DataSourceTransactionManager를 상속받아서 약간의
기능을 확장한 JdbcTransactionManager 를 제공한다. 둘의 기능 차이는 크지 않으므로 같은 것으로 이해하면 된다.

• PlatformTransactionManager 인터페이스
  • getTransaction() : 트랜잭션을 시작한다.
    • 이름이 getTransaction()인 이유는 기존에 이미 진행중인 트랜잭션이 있는 경우 해당 트랜잭션에 참여할 수 있기 때문이다.
    • 참고로 트랜잭션 참여, 전파에 대한 부분은 뒤에서 설명한다.
    • 지금은 단순히 트랜잭션을 시작하는 것으로 이해하면 된다.
• commit() : 트랜잭션을 커밋한다.
• rollback() : 트랜잭션을 롤백한다.

package org.springframework.transaction;

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

• 앞으로 PlatformTransactionManager 인터페이스와 구현체를 포함해서 트랜잭션 매니저로 줄여서 이야기하겠다.

3️⃣ 트랜잭션 동기화

• 스프링이 제공하는 트랜잭션 매니져는 크게 2가지 역할을 한다.
  • 트랜잭션 추상화
  • 리소스 동기화

✅ 트랜잭션 추상화

• 트랜잭션 기술을 추상화 하는 부분은 앞에서 설명했다.

✅ 리소스 동기화

• 트랜잭션을 유지하려면 트랜잭션의 시작부터 끝까지 같은 데이터베이스 커넥션을 유지해야한다.

• 커넥션과 세션

• 트랜잭션 매니져와 트랜잭션 동기화 매니저

• 스프링은 트랜잭션 동기화 매니저를 제공한다. 이것은 쓰레드 로컬(ThreadLocal)을 사용해서 커넥션을 동기화 해준다.
• 트랜잭션 매니저는 내부에서 이 트랜잭션 동기화 매니저를 사용한다.
• 트랜잭션 동기화 매니저는 쓰레드 로컬을 사용하기 때문에 멀티쓰레드 상황에 안전하게 커넥션을 동기화 할 수 있다.
• 따라서 커넥션이 필요하면 트랜잭션 동기화 매니저를 통해 커넥션을 획득하면 된다. 따라서 이전처럼 파라미
  터로 커넥션을 전달하지 않아도 된다.

▶️ 동작 방식을 간단하게 설명하면 다음과 같다.

1. 트랜잭션을 시작하려면 커넥션이 필요하다. 트랜잭션 매니져는 데이터소스를 통해 커넥션을 만들고 트랜잭션을 시작한다.
2. 트랜잭션 매니저는 트랜잭션이 시작된 커넥션을 트랜잭션 동기화 매니저에 보관한다.
3. 리포지토리는 트랜잭션 동기화 매니저에 보관된 커넥션을 꺼내서 사용한다. 따라서 파라미터로 커넥션을 전달하지 않아도 된다.
4. 트랜잭션이 종료되면 트랜잭션 매니저는 트랜잭션 동기화 매니저에 보관된 커넥션을 통해 트랜잭션을 종료하고, 커넥션도 닫는다

• 트랜잭션 동기화 매니저
  • 다음 트랜잭션 동기화 매니저 클래스를 열어보면 쓰레드 로컬을 사용하는 것을 확인할 수 있다.
  • org.springframework.transaction.support.TransactionSynchronizationManager

4️⃣ 트랜잭션 문제 해결 - 트랜잭션 매니저

✅MemberRepositoryV3

package hello.jdbc.repository;

import hello.jdbc.domain.Member;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceUtils;
import org.springframework.jdbc.support.JdbcUtils;

import javax.sql.DataSource;
import java.sql.*;
import java.util.NoSuchElementException;

/**
 * 트랜잭션 - 트랜잭션 매니저
 * DataSourceUtils.getConnection() -> 트랜잰션 동기화 매니저에 접근해서 커넥션 가져옴
 * DataSourceUtils.releaseConnection() -> 트랜잰션 동기화 매니저에 접근해서 닫 역
 */
@Slf4j
public class MemberRepositoryV3 {

    private final DataSource dataSource;

    public MemberRepositoryV3(DataSource dataSource) {
        this.dataSource = dataSource;
    }

    public Member save(Member member) throws SQLException {
        String sql = "insert into member(member_id, money) values(?, ?)";

        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;

        try {
            con = getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setString(1, member.getMemberId());
            pstmt.setInt(2, member.getMoney());
            pstmt.executeUpdate();
            return member;
        } catch (SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw e;
        } finally {
            close(con, pstmt, null);
        }
    }

    public Member findById(String memberId) throws SQLException {
        String sql = "select * from member where member_id = ?";
        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;
        ResultSet rs = null;
        try {
            con = getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setString(1, memberId);
            rs = pstmt.executeQuery();
            if (rs.next()) {
                Member member = new Member();
                member.setMemberId(rs.getString("member_id"));
                member.setMoney(rs.getInt("money"));
                return member;
            } else {
                throw new NoSuchElementException("member not found memberId=" + memberId); }
        } catch (SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw e;
        } finally {
            close(con, pstmt, rs);
        }
    }

    public void update(String memberId, int money) throws SQLException {
        String sql = "update member set money = ? where member_id = ?";

        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;

        try {
            con = getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setInt(1, money);
            pstmt.setString(2, memberId);
            int resultSize = pstmt.executeUpdate();
            log.info("resultSize = {}", resultSize);
        } catch (SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw e;
        } finally {
            close(con, pstmt, null);
        }
    }

    public void delete(String memberId) throws SQLException {
        String sql = "delete from member where member_id = ?";

        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;

        try {
            con = getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setString(1, memberId);

            pstmt.executeUpdate();

        } catch (SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw e;
        } finally {
            close(con, pstmt, null);
        }
    }

    private void close(Connection con, Statement stmt, ResultSet rs) {
        JdbcUtils.closeResultSet(rs);
        JdbcUtils.closeStatement(stmt);

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

• DataSourceUtils.getConnection()

  • getConnection() 에서 DataSourceUtils.getConnection() 를 사용하도록 변경된 부분을 특히 주의해야 한다.

• DataSourceUtils.getConnection() 는 다음과 같이 동작한다.

  • 트랜잭션 동기화 매니저가 관리하는 커넥션이 있으면 해당 커넥션을 반환한다.
  • 트랜잭션 동기화 매니저가 관리하는 커넥션이 없는 경우 새로운 커넥션을 생성해서 반환한다

• DataSourceUtils.releaseConnection()

  • close() 에서 DataSourceUtils.releaseConnection() 를 사용하도록 변경된 부분을 특히 주의해야 한다.
  • 커넥션을 con.close() 를 사용해서 직접 닫아버리면 커넥션이 유지되지 않는 문제가 발생한다. 이 커넥
    션은 이후 로직은 물론이고, 트랜잭션을 종료(커밋, 롤백)할 때 까지 살아있어야 한다.
  • DataSourceUtils.releaseConnection() 을 사용하면 커넥션을 바로 닫는 것이 아니다.
    • 트랜잭션을 사용하기 위해 동기화된 커넥션은 커넥션을 닫지 않고 그대로 유지해준다.
    • 트랜잭션 동기화 매니저가 관리하는 커넥션이 없는 경우 해당 커넥션을 닫는다.

• MemberServiceV3_1

package hello.jdbc.service;

import hello.jdbc.domain.Member;
import hello.jdbc.repository.MemberRepositoryV2;
import hello.jdbc.repository.MemberRepositoryV3;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.transaction.PlatformTransactionManager;
import org.springframework.transaction.TransactionStatus;
import org.springframework.transaction.support.DefaultTransactionDefinition;

import java.sql.SQLException;

/**
 * 트랜잭션 - 트랜잭션 매니져
 */
@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 (SQLException 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 IllegalArgumentException("이체중 예외 발생");
        }
    }
}

• private final PlatformTransactionManager transactionManager

  • 트랜잭션 매니저를 주입 받는다. 지금은 JDBC 기술을 사용하기 때문에
    DataSourceTransactionManager 구현체를 주입 받아야 한다.
  • 물론 JPA 같은 기술로 변경되면 JpaTransactionManager 를 주입 받으면 된다.

• transactionManager.getTransaction()

  • 트랜잭션을 시작한다.
  • TransactionStatus status 를 반환한다. 현재 트랜잭션의 상태 정보가 포함되어 있다. 이후 트랜잭
  • 션을 커밋, 롤백할 때 필요하다. new DefaultTransactionDefinition()
  • 트랜잭션과 관련된 옵션을 지정할 수 있다. 자세한 내용은 뒤에서 설명한다.
    transactionManager.commit(status)
  • 트랜잭션이 성공하면 이 로직을 호출해서 커밋하면 된다.
    transactionManager.rollback(status)

package hello.jdbc.repository;

import hello.jdbc.domain.Member;
import hello.jdbc.service.MemberServiceV3_1;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.assertj.core.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.AfterEach;
import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager;
import org.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource;
import org.springframework.transaction.PlatformTransactionManager;

import java.sql.SQLException;

import static hello.jdbc.connection.ConnectionConst.*;
import static org.assertj.core.api.Assertions.assertThat;
import static org.assertj.core.api.Assertions.assertThatThrownBy;

/**
 * 트랜잭션 - 트랜잭션 매니저
 */
@Slf4j
class MemberRepositoryV3Test {

    MemberRepositoryV3 memberRepository;
    MemberServiceV3_1 memberService;

    @BeforeEach
    void before() throws Exception {
        DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
        memberRepository = new MemberRepositoryV3(dataSource);
        PlatformTransactionManager transactionManager = new DataSourceTransactionManager(dataSource);
        memberService = new MemberServiceV3_1(transactionManager, memberRepository);
    }

    @AfterEach
    void after() throws SQLException {
        memberRepository.delete("memberA");
        memberRepository.delete("memberB");
        memberRepository.delete("ex");
    }

    @Test
    @DisplayName("정상 이체")
    void accountTransfer() throws SQLException, InterruptedException {
        //given
        Member memberA = new Member("MemberA", 10000);
        Member memberB = new Member("MemberB", 10000);
        memberRepository.save(memberA);
        memberRepository.save(memberB);

        //when
        memberService.accountTransfer(memberA.getMemberId(), memberB.getMemberId(), 2000);

        //then
        Member findMemberA = memberRepository.findById(memberA.getMemberId());
        Member findMemberB = memberRepository.findById(memberB.getMemberId());
        Assertions.assertThat(findMemberA).isEqualTo(8000);
        Assertions.assertThat(findMemberB).isEqualTo(10000);

    }

    @Test
    @DisplayName("이체중 예외 발생")
    void accountTransferEx() throws SQLException {
        //given
        Member memberA = new Member("memberA", 10000);
        Member memberEx = new Member("ex", 10000);
        memberRepository.save(memberA);
        memberRepository.save(memberEx);

        //when
        assertThatThrownBy(() -> memberService.accountTransfer(memberA.getMemberId(),
                memberEx.getMemberId(), 2000)).isInstanceOf(IllegalStateException.class);
        //then
        Member findMemberA = memberRepository.findById(memberA.getMemberId());
        Member findMemberEx = memberRepository.findById(memberEx.getMemberId());//memberA의 돈이 롤백 되어야함

        //memberA의 돈이 롤백 되어야함
        assertThat(findMemberA.getMoney()).isEqualTo(10000);
        assertThat(findMemberEx.getMoney()).isEqualTo(10000);
    }
}

✅초기화 코드 설명

@BeforeEach
 void before() {
     DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
     PlatformTransactionManager transactionManager = new DataSourceTransactionManager(dataSource);
     memberRepository = new MemberRepositoryV3(dataSource);
     memberService = new MemberServiceV3_1(transactionManager, memberRepository);
 }

• new DataSourceTransactionManager(dataSource)
  • JDBC 기술을 사용하므로, JDBC용 트랜잭션 매니저(DataSourceTransactionManager)를 선택해
    서 서비스에 주입한다.
  • 트랜잭션 매니저는 데이터소스를 통해 커넥션을 생성하므로 DataSource 가 필요하다.

5️⃣ 트랜잭션 문제 해결 - 트랜잭션 매니저 2

• 트랜잭션 매니저1 - 트랜잭션 시작

클라이언트의 요청으로 서비스 로직을 실행한다.

1. 서비스 계층에서 transactionManager.getTransaction() 을 호출해서 트랜잭션을 시작한다.
2. 트랜잭션을 시작하려면 먼저 데이터베이스 커넥션이 필요하다. 트랜잭션 매니저는 내부에서 데이터소스를 사용해서 커넥션을 생성한다.
3. 커넥션을 수동 커밋 모드로 변경해서 실제 데이터베이스 트랜잭션을 시작한다.
4. 커넥션을 트랜잭션 동기화 매니저에 보관한다.
5. 트랜잭션 동기화 매니저는 쓰레드 로컬에 커넥션을 보관한다. 따라서 멀티 쓰레드 환경에 안전하게 커넥션을 보관할 수 있다.

• 트랜잭션 매니저2 - 로직 실행

1. 서비스는 비즈니스 로직을 실행하면서 리포지토리의 메서드들을 호출한다. 이때 커넥션을 파라미터로 전달하지 않는다.
2. 리포지토리 메서드들은 트랜잭션이 시작된 커넥션이 필요하다. 리포지토리는DataSourceUtils.getConnection() 을 사용해서 트랜잭션 동기화 매니저에 보관된 커넥션을 꺼내서 사
   용한다. 이 과정을 통해서 자연스럽게 같은 커넥션을 사용하고, 트랜잭션도 유지된다.
3. 획득한 커넥션을 사용해서 SQL을 데이터베이스에 전달해서 실행한다.

• 트랜잭션 매니저3 - 트랜잭션 종료

1. 비즈니스 로직이 끝나고 트랜잭션을 종료한다. 트랜잭션은 커밋하거나 롤백하면 종료된다.

2. 트랜잭션을 종료하려면 동기화된 커넥션이 필요하다. 트랜잭션 동기화 매니저를 통해 동기화된 커넥션을 획득한다.

3. 획득한 커넥션을 통해 데이터베이스에 트랜잭션을 커밋하거나 롤백한다.

4. 전체 리소스를 정리한다.

   1. 트랜잭션 동기화 매니저를 정리한다. 쓰레드 로컬은 사용후 꼭 정리해야 한다.
   2. con.setAutoCommit(true) 로 되돌린다. 커넥션 풀을 고려해야 한다.
   3. con.close() 를 호출해셔 커넥션을 종료한다. 커넥션 풀을 사용하는 경우 con.close() 를 호출하면 커넥션 풀에 반환된다.

🔗 출처

• 김영한 - 스프링 DB 1편 - 데이터 접근 핵심 원리