[Spring]스프링 DB - 트랜잭션

Posted Mar 10, 2023 Updated Jan 20, 2024

By JinhoonPark 16 min read

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트랜잭션

데이터를 파일이 아닌 데이터베이스에 저장하는 가장 큰 이유가 트랜잭션이다.

트랜잭션의 ACID

원자성(Atomicity) : 트랜잭션 내에서 실행한 작업들은 마치 하나의 작업처럼 모두 성공 하거나 모두 실패해야 한다.
일관성(Consistency) : 모든 트랜잭션은 일관성있는 데이터베이스 상태 유지해야한다, 무결성제약조건 만족 등
격리성(Isolation) : 동시에 실행되는 트랜잭션들이 서로에게 영향을 미치지 않도록 격리한다, 성능 이슈에 따라 트랜잭션 격리 수준을 선택할 수 있다.
지속성(Durability) : 트랜잭션을 성공적으로 끝내면 그 결과가 항상 기록된다.

격리성

격리성은 성능을 생각하면 완벽하게 보장하기 힘들다. 그래서 격리수준을 4단계로 나뉘었다.

트랜잭션 격리 수준 - Isolation level

READ UNCOMMITTED : 커밋되지 않은 읽기
READ COMMITTED : 커밋된 읽기
REPEATABLE READ : 반복 가능한 읽기
SERIALIZABLE : 직렬화 가능

일반적으로 READ UNCOMMITTED 를 사용한다.

DB 세션

클라이언트는 DB에 커넥션을 이용해서 접근한다. DB는 커넥션이 확립되면 DB 서부 내부에 세션을 만든다. 그리고 세션이 클라이언트의 모든 요청(SQL)을 실행한다. 요청이 오면 세션은 트랜잭션을 시작하고, 커밋 또는 롤백을 통해 트랜잭션을 종료한다. 커밋을 하면 정상적으로 데이터베이스에 반영이되고, 롤백을 하면 트랜잭셕이 시작하기전 상태로 돌아간다.

자동 커밋과 수동 커밋

자동 커밋

  
set autocommit true; //자동 커밋 모드 설정
insert into member(member_id, money) values ('data1',10000); //자동 커밋
insert into member(member_id, money) values ('data2',10000); //자동 커밋

기본으로 데이터베이스는 자동커밋이다. 자동커밋은 쿼리 하나에 한번씩 커밋이 되서 내가 원하는 트랜잭션 단위를 설정하지 못한다는 단점이 있다.

수동 커밋

  
set autocommit false; //수동 커밋 모드 설정
insert into member(member_id, money) values ('data3',10000);
insert into member(member_id, money) values ('data4',10000);
commit; //수동 커밋

수동 커밋을 하면 무조건 commit 이나 rollack 을 호출때까지 커밋이 되지 않는다. 내가 커밋 단위를 설정할 수 있다.

DB 락

세션1 이 트랜잭션을 시작하고 데이터를 수정하는 동안 커밋을 수행하지않았는데 세션2에서 동시에 같은 데이터를 수정하게 되면 원자성이 깨지는 문제가 발생한다.

그래서 세션이 트랜잭션을 시작하면 커밋이나 롤백전까지 데이터에 LOCK 을 걸어 다른 세션에서 데이터를 수정할 수 없게 한다. 다른 세션은 TIMEOUT 이 될때까지 또는 락이 반납될때까지 대기한다. 동시에 데이터를 수정할 수 없게 해주는게 DB LOCK 이다.

조회를 할때는 기본적으로 락을 가져가진않지만, select for update 를 사용하면 락을 가져가서 조회하는 동안 다른 세션이 접근못하게 할 수 있다.

DB 비즈니스 로직과 트랜잭션

트랜잭션은 비즈니스로직이 존재하는 서비스계층에서 시작해야한다. 비즈니스로직이 잘못되면 그로 인해 발생하는 문제를 함께 롤백해야 되기 때문이다. 그래서 서비스계층에서 트랜잭션을 시작하고 종료한다.

같은 세션을 사용하고 싶다면 트랜잭션을 사용하는 동안 같은 커넥션을 유지해야 같은 세션을 사용할 수 있다. 같은 커넥션을 유지할려면 커넥션을 파라미터로 전달해서 같은 커넥션을 쓰는것이다.(새로운 커넥션을 만들거나 로직 종료까지 커넥션을 닫으면 안된다) 그래서 커넥션 유지를 위한 메소드를 만들 때, 새로운 커넥션을 얻는 getConnection() 사용하지 않는 메소드와 커넥션을 종료하는 close 를 하지 않는 메소드를 만들어야 된다. 서비스로직을 종료할때 닫아야 한다.

애플리케이션 코드로 DB 트랜잭션을 적용할려면 트랜잭션 처리코드가 너무 많아지고 복잡해진다. 스프링을 사용하면 서비스계층을 유지하면서 문제를 다 해결할 수 있다.

트랜잭션 추상화

서비스계층이 Repository(데이터접근기술, JDBC, JPA 등) 을 이용해서 DB에 접근한다. Repository 가 변경되도 서비스계층이 변하지 않기위해서 트랜잭션을 추상화한다.

스프링은 이 모든것을 다 지원하고, 이미 구현도 해놨다.

스프링에서의 트랜잭션

스프링은 트랜잭션 동기화 매니저를 제공한다

트랜잭션 동기화 매니저를 사용해서, 멀티쓰레드 상황에도 커넥션을 안전하게 잘 보관해준다. 커넥션 필요시 트랜잭션 동기화매니저를 이용한다. 이전처럼 파라미터로 커넥션을 전달하지 않아도된다.

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

서비스는 비즈니스 로직을 실행하면서 Repository 의 메서드들을 호출한다.
Repository 메서드들은 트랜잭션이 시작된 커넥션이 필요하다. 리포지토리는 DataSourceUtils.getConnection() 을 사용해서 트랜잭션 동기화 매니저에 보관된 커넥션을 꺼내서 사용한다. 이 과정을 통해서 자연스럽게 같은 커넥션을 사용하고, 트랜잭션도 유지된다.
획득한 커넥션을 사용해서 SQL을 데이터베이스에 전달해서 실행한다.

비즈니스 로직이 끝나고 트랜잭션을 종료한다. 트랜잭션은 커밋하거나 롤백하면 종료된다.
트랜잭션을 종료하려면 동기화된 커넥션이 필요하다. 트랜잭션 동기화 매니저를 통해 동기화된 커넥션을 획득한다.
획득한 커넥션을 통해 데이터베이스에 트랜잭션을 커밋하거나 롤백한다.
전체 리소스를 정리한다. 트랜잭션 동기화 매니저를 정리한다. 쓰레드 로컬은 사용후 꼭 정리해야 한다. con.setAutoCommit(true) 로 되돌린다. con.close() 를 호출해셔 커넥션을 종료한다. 커넥션 풀을 사용하는 경우 con.close() 를 호출하면 커넥션 풀에 반환된다.

트랜잭션 템플릿

트랜잭션 성공시 커밋, 실패시 롤백해주는 코드를 대신 작성(중복된 코드 작성)을 피하고 비즈니스 로직만 짜면되기 위함

기존코드

  
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);
    }
}

트랜잭션 템플릿 적용 코드(실행 턴 어라운드 패턴 이용)

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

코드는 줄었지만 서비스로직에 여전히 트랜잭션 처리로직이 존재한다.

트랜잭션 AOP

스프링 AOP 와 프록시를 통해 서비스로직에 순수 비즈니스 로직만 남길 수 있다.

트랜잭션 템플릿 사용한 코드

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

트랜잭션 프록시 적용 코드

  
public class Service {
    public void logic() {
        //트랜잭션 관련 코드 제거, 순수 비즈니스 로직만 남음
        bizLogic(fromId, toId, money);
    }
}

바로 비즈니스로직을 호출하는게 아닌 프록시객체인 트랜잭션 처리로직을 호출한다. 프록시객체는 스프링이 알아서 만들어준다. 개발자는 트랜잭션 처리가필요한곳에 @Transactional 을 붙여주면 스프링의 트랜잭션 AOP 가 인식하고 트랜잭션 프록시를 적용해준다.

스프링 AOP 에 적용할려면 스프링 컨네이너에 스프링 빈으로 등록을해야 스프링이 처리를 해준다. Repository, Service, DataSource, TransactionMangaer를 스프링 빈으로 등록 한다. 그리고 Repository, Service는 @Autowired 로 의존관계를 주입해줘야 스프링에서 사용할 수 있다.

선언적 트랜잭션 방식 : @Tansaction 으로 선언만해주면 트랜잭션을 알아서 관리해주는 방식이다. 간편하게 트랜잭션을 적용할 수 있다. 실무에서 이걸로 사용한다.

프로그래밍 트랜잭션 방식 : 트랜잭션 템플릿을 활용해 직접 코드를 작성하는것 이다. 테스트할 때 가끔 사용될 수 있다.

스프링 부트의 자동 리소스 등록

스프링 부트를 이용하면 데이터소스와 트랜잭션 매니저를 직접 @Bean 으로 등록해 줄 필요가 없다. 데이터소스의 빈이름은 dataSource, 개발자가 직접 등록해주면 충돌이 나므로 자동으로 데이터소스를 등록해주지 않는다. 등록해주는 데이터소스는 HikariDataSource 이다.

트랜잭션의 빈이름은 transactionManager, 개발자가 직접 등록해주면 자동으로 등록해주지 않는다. 어떤 트랜잭션 매니저를 사용할지는 등록된 라이브러리를 보고 판단한다. JDBC 기술사용시 DataSourceTransactionManager 등록, JPA 사용하면 JpaTransactionManager 를 등록한다. 둘다 사용하면 JpaTransactionManager 를 등록(JDBC 기능이 포함되어있어서) 해준다.

Reference

https://www.inflearn.com/course/%EC%8A%A4%ED%94%84%EB%A7%81-db-1

SPRING, DB

java spring

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