[Spring] 트랜잭션

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[Spring] 트랜잭션

mandykr 2022. 10. 19. 12:41

1. 트랜잭션

2. DB 락

3. 애플리케이션 트랜잭션 적용

4. 스프링 트랜잭션

목표

데이터베이스의 트랜잭션에 대해 알아보고 스프링이 트랜잭션을 지원하기 위해 제공하는 트랜잭션 매니저와 트랜잭션 동기화 매니저에 대해 알아본다.

1. 트랜잭션

데이터를 단순히 파일에 저장하는 것이 아닌 데이터베이스에 저장하는 이유는 데이터베이스가 트랜잭션이라는 개념을 지원하기 때문이다.

트랜잭션 ACID

트랜잭션은 다음의 ACID를 보장해야 한다.

원자성(Atomicity): 트랜잭션 내에서 실행한 작업들은 마치 하나의 작업인 것처럼 모두 성공 하거나 모두 실패해야 한다.
일관성(Consistency): 모든 트랜잭션은 일관성 있는 데이터베이스 상태를 유지해야 한다. 예를 들어 데이터베이스에서 정한 무결성 제약 조건을 항상 만족해야 한다.
격리성(Isolation): 동시에 실행되는 트랜잭션들이 서로에게 영향을 미치지 않도록 격리한다. 예를 들어 동시에 같은 데이터를 수정하지 못하도록 해야 한다. 격리성은 동시성과 관련된 성능 이슈로 인해 트랜잭션 격리 수준 (Isolation level)을 선택할 수 있다.
지속성(Durability): 트랜잭션을 성공적으로 끝내면 그 결과가 항상 기록되어야 한다. 중간에 시스템에 문제가 발생해도 데이터베이스 로그 등을 사용해서 성공한 트랜잭션 내용을 복구해야 한다.

1) 데이터베이스 트랜잭션

(1) 커넥션과 세션

사용자는 클라이언트를 사용해서 데이터베이스 서버에 접근한다.
클라이언트는 데이터베이스 서버에 연결을 요청하고 커넥션을 맺게된다.
이 때, 데이터베이스 서버는 내부에 세션이라는 것을 만들고 해당 커넥션을 통한 모든 요청은 세션을 통해서 실행하게 된다.
세션은 트랜잭션을 시작하고, 커밋 또는 롤백을 통해 트랜잭션을 종료한다.
그리고 이후에 새로운 트랜잭션을 다시 시작할 수 있다.
사용자가 커넥션을 닫거나, 또는 DBA(DB 관리자)가 세션을 강제로 종료하면 세션은 종료된다.

(2) 수동 커밋

자동 커밋으로 설정하면 각각의 쿼리 실행 직후에 자동으로 커밋을 호출한다.

따라서 커밋이나 롤백을 직접 호출하지 않아도 되는 편리함이 있다.

하지만 쿼리를 하나하나 실행할 때 마다 자동으로 커밋이 되어버리기 때문에 우리가 원하는 트랜잭션 기능을 제대로 사용할 수 없다.

set autocommit false; //자동 커밋 모드 설정

보통 자동 커밋 모드가 기본으로 설정된 경우가 많기 때문에, 수동 커밋 모드로 설정하는 것을 트랜잭션을 시작한다고 표현할 수 있다. 수동 커밋 설정을 하면 이후에 꼭 commit , rollback 을 호출해야 한다.

(3) 트랜잭션

memberA 의 돈을 memberB 에게 2000원 계좌이체하는 트랜잭션을 실행한다.

set autocommit false;
insert into member(member_id, money) values ('memberA',10000);
insert into member(member_id, money) values ('memberB',10000);

데이터 수정

세션1에서 데이터를 변경하면 세션1에서는 임시 상태로 데이터가 변경된다.
세션1이 커밋하기 전에는 변경된 데이터를 세션1에서는 조회할 수 있지만 세션2에서는 기존 데이터가 조회된다.

커밋 - commit

세션1이 트랜잭션을 커밋했기 때문에 데이터베이스에 데이터 변경이 반영된다.
커밋 이후에는 모든 세션에서 변경된 데이터를 조회할 수 있다.

롤백 - rollback

계좌이체를 실행하는 도중에 두 번째 update 쿼리에서 SQL 오류가 발생한다.
그래서 memberA 의 돈을 2000원 줄이는 것에는 성공했지만, memberB 의 돈을 2000원 증가시키는 것에 실패한다.
이럴 때는 롤백을 호출해서 트랜잭션을 시작하기 전 단계로 데이터를 복구해야 한다.

세션1이 트랜잭션을 롤백했기 때문에 임시 상태의 데이터가 DB에 반영되지 않고 트랜잭션을 시작하기 전 상태로 돌아왔다.

2. DB 락

세션1이 트랜잭션을 시작하고 데이터를 수정하는 동안 아직 커밋을 수행하지 않았는데, 세션2에서 동시에 같은 데이터를 수정하게 되면 여러가지 문제가 발생한다. 바로 트랜잭션의 원자성이 깨지는 것이다.

여기에 더해서 세션1이 중간에 롤백을 하게 되면 세션2는 잘못된 데이터를 수정하는 문제가 발생한다.

데이터베이스는 락을 통해 원자성을 보장한다.

1) DB 락 - 변경

1. 세션1은 트랜잭션을 시작한다.
2. 세션1은 memberA 의 money 를 500으로 변경을 시도한다. 이때 해당 로우의 락을 먼저 획득해야 한다. 락이 남아 있으므로 세션1은 락을 획득한다. (세션1이 세션2보다 조금 더 빨리 요청했다.)
3. 세션1은 락을 획득했으므로 해당 로우에 update sql을 수행한다.
4. 세션2는 트랜잭션을 시작한다.
5. 세션2도 memberA 의 money 데이터를 변경하려고 시도한다. 이때 해당 로우의 락을 먼저 획득해야 한다. 락이 없으므로 락이 돌아올 때 까지 대기한다. 참고로 세션2가 락을 무한정 대기하는 것은 아니다. 락 대기 시간을 넘어가면 락 타임아웃 오류가 발생한다. 락 대기 시간은 설정할 수 있다.

SET LOCK_TIMEOUT 60000; // 락 획득 시간을 60초로 설정한다.

// 락 대기 시간동안 락을 얻지 못하면 타임아웃 오류가 발생한다.
Timeout trying to lock table {0}; SQL statement:
update member set money=10000 - 2000 where member_id = 'memberA' [50200-200]
HYT00/50200

6. 세션1은 커밋을 수행한다. 커밋으로 트랜잭션이 종료되었으므로 락도 반납한다.

락을 획득하기 위해 대기하던 세션2가 락을 획득한다.

7. 세션2는 update sql을 수행한다.
8. 세션2는 커밋을 수행하고 트랜잭션이 종료되었으므로 락을 반납한다.

2) DB 락 - 조회

데이터베이스마다 다르지만, 보통 데이터를 조회할 때는 락을 획득하지 않고 바로 데이터를 조회할 수 있다.

예를 들어서 세션1이 락을 획득하고 데이터를 변경하고 있어도, 세션2에서 데이터를 조회는 할 수 있다.

데이터를 조회할 때도 락을 획득하고 싶을 때가 있다. 이럴 때는 select for update 구문을 사용하면 된다.
이렇게 하면 세션1이 조회 시점에 락을 가져가버리기 때문에 다른 세션에서 해당 데이터를 변경할 수 없다.
물론 이 경우도 트랜잭션을 커밋하면 락을 반납한다.

set autocommit false;
select * from member where member_id='memberA' for update;

트랜잭션 종료 시점까지 해당 데이터를 다른 곳에서 변경하지 못하도록 강제로 막아야 할 때 사용한다.

예를 들어서 애플리케이션 로직에서 memberA 의 금액을 조회한 다음에 이 금액 정보로 애플리케이션에서 어떤 계산을 수행한다. 그런데 매우 중요한 계산이어서 계산을 완료할 때 까지 memberA 의 금액을 다른곳에서 변경하면 안된다. 이럴 때 조회 시점에 락을 획득하면 된다.

3. 애플리케이션 트랜잭션 적용

실제 애플리케이션에서 DB 트랜잭션을 사용해서 계좌이체 같이 중요한 비즈니스 로직에서 원자성을 보장하도록 구현한다. 애플리케이션에서 트랜잭션을 구현하기 위해서는 구현 계층과 커넥션 동기화를 고려해야 한다.

1) 비즈니스 로직과 트랜잭션

트랜잭션은 비즈니스 로직이 있는 서비스 계층에서 시작해야 한다.

비즈니스 로직이 잘못되면 해당 비즈니스 로직으로 인해 문제가 되는 부분을 함께 롤백해야 하기 때문이다.

그런데 트랜잭션을 시작하려면 커넥션이 필요하다. 결국 서비스 계층에서 커넥션을 만들고, 트랜잭션 커밋 이후에 커넥션을 종료해야 한다.

2) 커넥션과 세션

DB 트랜잭션을 사용하려면 같은 세션을 사용해야 하기 때문에 애플리케이션에서는 같은 커넥션을 유지해야 한다.

3) 적용

스프링에서 제공하는 트랜잭션 기술을 사용하지 않고 트랜잭션을 구현해 발생하는 문제점을 확인한다.

데이터 접근 기술은 JDBC를 활용한다.

JDBC를 사용할 때 발생하는 SQLException은 RuntimeException으로 변환해 처리한다.

[ 리포지토리 ]

public class MemberRepository {
    private final DataSource dataSource;
    
    // ... 생략

    public Member findById(Connection con, String memberId) {
        String sql = "select * from member where member_id = ?";
        PreparedStatement pstmt = null;
        ResultSet rs = null;
        try {
            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 new RuntimeException(e);
        } finally {
            //connection은 여기서 닫지 않는다.
            JdbcUtils.closeResultSet(rs);
            JdbcUtils.closeStatement(pstmt);
        }
    }

    public void update(Connection con, String memberId, int money) {
        String sql = "update member set money=? where member_id=?";
        PreparedStatement pstmt = null;
        try {
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setInt(1, money);
            pstmt.setString(2, memberId);
            pstmt.executeUpdate();
        } catch (SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            //connection은 여기서 닫지 않는다.
            JdbcUtils.closeStatement(pstmt);
        }
    }
}

계좌이체 트랜잭션에서 호출하는 MemberRepository 의 findyById(), update() 메소드는 커넥션을 유지하기 위해 Connection 을 파리미터로 받는다.
커넥션 유지가 필요하기 때문에 리포지토리에서 커넥션을 닫지 않고 이후 서비스 로직이 끝날 때 트랜잭션을 종료하고 닫아야 한다.

[ 서비스 ]

public class MemberService {
    private final DataSource dataSource;
    private final MemberRepository memberRepository;

    public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) {
        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);
        }
    }

    private void bizLogic(Connection con, String fromId, String toId, int money) {
        Member fromMember = memberRepository.findById(con, fromId);
        Member toMember = memberRepository.findById(con, toId);
        memberRepository.update(con, fromId, fromMember.getMoney() - money);
        validation(toMember);
        memberRepository.update(con, toId, toMember.getMoney() + money);
    }
    
    private void release(Connection con) {
        if (con != null) {
            try {
                con.setAutoCommit(true); //커넥션 풀 고려
                con.close();
            } catch (Exception e) {
                log.info("error", e);
            }
        }
    }
}

Connection con = dataSource.getConnection();
- 트랜잭션을 시작하려면 커넥션이 필요하다.
con.setAutoCommit(false); //트랜잭션 시작
- 트랜잭션을 시작하려면 자동 커밋 모드를 꺼야한다. 이렇게 하면 커넥션을 통해 세션에 set autocommit false 가 전달되고, 이후부터는 수동 커밋 모드로 동작한다. 이렇게 자동 커밋 모드를 수동 커밋 모드로 변경하는 것을 트랜잭션을 시작한다고 보통 표현한다.
bizLogic(con, fromId, toId, money);
- 트랜잭션이 시작된 커넥션을 전달하면서 비즈니스 로직을 수행한다.
- 이렇게 분리한 이유는 트랜잭션을 관리하는 로직과 실제 비즈니스 로직을 구분하기 위함이다.
- memberRepository.update(con..) : 비즈니스 로직을 보면 리포지토리를 호출할 때 커넥션을 전달하는 것을 확인할 수 있다.
con.commit(); //성공시 커밋
- 비즈니스 로직이 정상 수행되면 트랜잭션을 커밋한다.
con.rollback(); //실패시 롤백
- catch(Ex){..} 를 사용해서 비즈니스 로직 수행 도중에 예외가 발생하면 트랜잭션을 롤백한다.
release(con);
- finally {..} 를 사용해서 커넥션을 모두 사용하고 나면 안전하게 종료한다. 그런데 커넥션 풀을 사용하면 con.close() 를 호출 했을 때 커넥션이 종료되는 것이 아니라 풀에 반납된다. 현재 수동 커밋 모드로 동작하기 때문에 풀에 돌려주기 전에 기본 값인 자동 커밋 모드로 변경하는 것이 안전하다.

4) 문제점

(1) 서비스 계층이 특정 기술에 종속되는 문제

구현 기술을 변경해도 비즈니스 로직을 갖는 서비스 계층 코드는 최대한 유지할 수 있어야 한다.
하지만 트랜잭션을 적용하기 위해 JDBC 구현 기술이 서비스 계층에 누수되었다.
dataSource.getConnection();

(2) 트랜잭션 동기화 문제

같은 트랜잭션을 유지하기 위해 커넥션을 파라미터로 넘겨야 한다.
또한 커넥션을 유지하는 기능과 아닌 기능을 별도로 구현해야 한다.
memberRepository.findById(con, fromId);
memberRepository.findById(fromId);

(3) 트랜잭션 적용 반복 문제

트랜잭션 적용 코드를 보면 반복이 많다. try , catch , finally ...

4. 스프링 트랜잭션

스프링은 위의 문제들을 다음과 같은 방법으로 해결한다.

트랜잭션 동기화

트랜잭션 추상화
- PlatformTransactionManager 인터페이스로 트랜잭션 추상화
- 서비스 계층이 특정 기술에 종속되는 문제 해결
리소스 동기화
- TransactionSynchronizationManager 클래스의 쓰레드 로컬 사용
- 트랜잭션 동기화 문제 해결

트랜잭션 템플릿

TransactionTemplate 클래스로 템플릿 콜백 패턴 적용
트랜잭션 적용 반복 문제 해결

트랜잭션 AOP

@Transactional을 사용해 트랜잭션 프록시 적용
PlatformTransactionManager, TransactionSynchronizationManager 를 사용해 트랜잭션 동기화
트랜잭션 적용 반복 문제 해결
서비스 계층에 트랜잭션 처리 로직이 함께 섞여있는 문제 해결

1) 트랜잭션 동기화

(1) 트랜잭션 추상화

스프링은 트랜잭션 기술들을 PlatformTransactionManager(트랜잭션 매니저)로 추상화해 서비스 계층이 특정 기술에 종속되는 문제를 해결한다.

서비스가 특정 트랜잭션 기술이 아닌 PlatformTransactionManager에 의존하고 환경에 따라 원하는 구현체를 DI를 통해 주입하면 된다.

JDBC 사용: DataSourceTransactionManager 를 확장한 JdbcTransactionManager
JPA: JpaTransactionManager

PlatformTransactionManager

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;
}

(2) 리소스 동기화

PlatformTransactionManager는 트랜잭션 동기화와 함께 리소스 동기화 기능을 제공한다.

PlatformTransactionManager는 TransactionSynchronizationManager(트랜잭션 동기화 매니저)를 사용해 데이터베이스 커넥션을 유지하도록 한다.

TransactionSynchronizationManager는 ThreadLocal을 사용해서 커넥션을 동기화하기 때문에 멀티쓰레드 상황에 안전하게 커넥션을 동기화 할 수 있다.

따라서 커넥션이 필요하면 트랜잭션 동기화 매니저를 통해 커넥션을 획득하면 된다.

TransactionSynchronizationManager

package org.springframework.transaction.support;

public abstract class TransactionSynchronizationManager {

	private static final ThreadLocal<Map<Object, Object>> resources =
			new NamedThreadLocal<>("Transactional resources");
}

(3) 트랜잭션 매니저 동작 방식

트랜잭션 시작

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.

로직 실행

6. 서비스는 비즈니스 로직을 실행하면서 리포지토리의 메서드들을 호출한다. 이때 커넥션을 파라미터로 전달하지 않는다.

7. 리포지토리 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.

8. 획득한 커넥션을 사용해서 SQL을 데이터베이스에 전달해서 실행한다.

트랜잭션 종료

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

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

11. 획득한 커넥션을 통해 데이터베이스에 트랜잭션을 커밋하거나 롤백한다.

12. 전체 리소스를 정리한다.

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

(4) 트랜잭션 동기화 적용

PlatformTransactionManager, TransactionSynchronizationManager로 트랜잭션 추상화와 리소스 동기화를 적용한다.

[ 서비스 ]

public class MemberService {
    private final PlatformTransactionManager transactionManager;
    private final MemberRepository memberRepository;

    public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) {
        //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);
        }
    }    
}

TransactionManager transactionManager

트랜잭션 매니저를 주입 받는다. 지금은 JDBC 기술을 사용하기 때문에 DataSourceTransactionManager 구현체를 주입 받아야 한다.

transactionManager.getTransaction()

트랜잭션을 시작한다. 기존에 이미 진행중인 트랜잭션이 있는 경우 해당 트랜잭션에 참여한다.

[ 테스트 ]

// memberService 생성
DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
PlatformTransactionManager transactionManager = new DataSourceTransactionManager(dataSource);
MemberService memberService = new MemberService(transactionManager, memberRepository);

// ... 테스트

new DataSourceTransactionManager(dataSource)

dataSource로 트랜잭션 매니저를 생성한다.

[ 리포지토리 ]

public class MemberRepository {
    private final DataSource dataSource;

    public Member findById(String memberId) {
        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 new RuntimeException(e);
        } finally {
            close(con, pstmt, rs);
        }
    }

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

DataSourceUtils.getConnection()

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

DataSourceUtils.releaseConnection()

- 트랜잭션을 사용하기 위해 동기화된 커넥션은 커넥션을 닫지 않고 그대로 유지해준다.
- 트랜잭션 동기화 매니저가 관리하는 커넥션이 없는 경우 해당 커넥션을 닫는다.
- close() 에서 커넥션을 con.close() 를 사용해서 직접 닫아버리면 커넥션이 유지되지 않는 문제가 발생한다. 이 커넥션은 이후 로직은 물론이고, 트랜잭션을 종료(커밋, 롤백)할 때 까지 살아있어야 한다.

3) 트랜잭션 템플릿

TransactionTemplate을 사용하여 트랜잭션 적용에 사용되는 반복 코드를 제거한다.

반복코드: 트랜잭션을 시작하고, 비즈니스 로직을 실행하고, 성공하면 커밋하고, 예외가 발생해서 실패하면 롤백

//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);
}

(1) TransactionTemplate

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

execute() : 응답 값이 있을 때 사용한다.
executeWithoutResult() : 응답 값이 없을 때 사용한다.

(2) 적용

TransactionTemplate과 템플릿 콜백 패턴을 적용해 트랜잭션 적용 반복 코드를 제거한다.

[ 서비스 ]

public class MemberService {
    private final TransactionTemplate txTemplate;
    private final MemberRepository memberRepository;

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

    public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) {
        txTemplate.executeWithoutResult(status -> bizLogic(fromId, toId, money));
    }
}

TransactionTemplate 을 사용하려면 transactionManager 가 필요하다.
생성자에서 transactionManager 를 주입 받으면서 TransactionTemplate 을 생성했다.
트랜잭션 템플릿의 기본 동작
- 비즈니스 로직이 정상 수행되면 커밋한다.
- 언체크 예외가 발생하면 롤백한다. 그 외의 경우 커밋한다.

(3) 남은 문제점

트랜잭션 템플릿 덕분에, 트랜잭션을 사용할 때 반복하는 코드를 제거했지만

핵심 기능인 비즈니스 로직과 부가 기능인 트랜잭션을 처리하는 로직이 한 곳에 있어 두 관심사를 하나의 클래스에서 처리하고 있다.

결과적으로 코드를 유지보수 하기 어려워진다.

따라서 서비스 계층에 트랜잭션 처리 기능을 없애고 순수한 비즈니스 로직만 남도록 구성해야 한다.

참고로 JDBC의 반복 문제는 JdbcTemplat을 사용해 해결한다.

4) 트랜잭션 AOP

@Transactional을 사용해 스프링 AOP와 프록시를 적용한다.

스프링 AOP와 프록시를 통해 트랜잭션 동기화 트랜잭션 처리 기능이 서비스 계층에 남아있는 문제를 해결한다.

(1) 트랜잭션 AOP 적용 흐름

서비스 로직에 @Transactional을 사용하면 스프링은 프록시를 만들어

트랜잭션을 처리하는 객체와 비즈니스 로직을 처리하는 서비스 객체를 명확하게 분리할 수 있도록 한다.

1. 클라이언트는 서비스 객체가 아닌 프록시를 호출하고
2. 프록시는 스프링 컨테이너를 통해 트랜잭션 매니저를 획득한다.
3. 프록시가 transactionManager.getTransaction() 을 호출해서 트랜잭션을 시작한다.
4. 트랜잭션 매니저는 내부에서 데이터소스를 사용해서 커넥션을 생성한다.
5. 커넥션을 수동 커밋 모드로 변경해서 실제 데이터베이스 트랜잭션을 시작한다.
6. 커넥션을 트랜잭션 동기화 매니저에 보관한다.
7. 트랜잭션 동기화 매니저는 쓰레드 로컬에 커넥션을 보관한다. 따라서 멀티 쓰레드 환경에 안전하게 커넥션을 보관할 수 있다.
8. 프록시가 실제 서비스를 호출하고 서비스는 비즈니스 로직을 실행하면서 리포지토리의 메서드들을 호출한다.
9. 리포지토리 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.

(2) 트랜잭션 프록시 코드 예시

public class TransactionProxy {
    private MemberService target;
    
    public void logic() {
        //트랜잭션 시작
        TransactionStatus status = transactionManager.getTransaction(..);
        try {
            //실제 대상 호출
            target.logic();
            transactionManager.commit(status); //성공시 커밋
        } catch (Exception e) {
            transactionManager.rollback(status); //실패시 롤백
            throw new IllegalStateException(e);
        }
    }
}

(3) 적용

[ 서비스 ]

@RequiredArgsConstructor
public class MemberService {
    private final MemberRepository memberRepository;

    @Transactional
    public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) {
        bizLogic(fromId, toId, money);
    }
}

[ 테스트 ]

@Slf4j
@SpringBootTest
class MemberServiceTest {
    @Autowired
    MemberRepository memberRepository;

    @Autowired
    MemberService memberService;

    @TestConfiguration
    static class TestConfig {
        @Bean
        DataSource dataSource() {
            return new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
        }

        @Bean
        PlatformTransactionManager transactionManager() {
            return new DataSourceTransactionManager(dataSource());
        }

        @Bean
        MemberRepository memberRepository() {
            return new MemberRepository(dataSource());
        }

        @Bean
        MemberService memberService() {
            return new MemberService(memberRepository());
        }
    }

    @Test
    void AopCheck() {
        log.info("memberService class={}", memberService.getClass());
        log.info("memberRepository class={}", memberRepository.getClass());
        Assertions.assertThat(AopUtils.isAopProxy(memberService)).isTrue();
        Assertions.assertThat(AopUtils.isAopProxy(memberRepository)).isFalse();
    }
}

@SpringBootTest : 스프링 AOP를 적용하려면 스프링 컨테이너가 필요하다.
이 애노테이션이 있으면 테스트시 스프링 부트를 통해 스프링 컨테이너를 생성한다.
그리고 테스트에서 @Autowired 등을 통해 스프링 컨테이너가 관리하는 빈들을 사용할 수 있다.
@TestConfiguration : 테스트 안에서 내부 설정 클래스를 만들어서 사용하면서 이 에노테이션을 붙이면,
스프링 부트가 자동으로 만들어주는 빈들에 추가로 필요한 스프링 빈들을 등록하고 테스트를 수행할 수있다.
TestConfig
- DataSource 스프링에서 기본으로 사용할 데이터소스를 스프링 빈으로 등록한다.
  추가로 트랜잭션 매니저에서도 사용한다.
- DataSourceTransactionManager 트랜잭션 매니저를 스프링 빈으로 등록한다.
  스프링이 제공하는 트랜잭션 AOP는 스프링 빈에 등록된 트랜잭션 매니저를 찾아서 사용하기 때문에 트랜잭션 매니저를 스프링 빈으로 등록해두어야 한다
AopCheck() : memberServic는 프록시가 스프링 빈으로 등록되었다.
실행 결과
memberService class=class hello.jdbc.service.MemberService$ $EnhancerBySpringCGLIB$$...
memberRepository class=class hello.jdbc.repository.MemberRepositoryV3

(4) 스프링 부트의 자동 리소스 등록

스프링 부트는 다음과 같이 application.properties 에 있는 속성을 사용해서 DataSource 를 생성하고 스프링 빈으로 등록한다.

[ application.properties ]

spring.datasource.url=jdbc:h2:tcp://localhost/~/test
spring.datasource.username=sa
spring.datasource.password=

스프링 부트가 기본으로 생성하는 데이터소스는 커넥션풀을 제공하는 HikariDataSource 이다.
커넥션풀과 관련된 설정도 application.properties 를 통해서 지정할 수 있다
spring.datasource.url 속성이 없으면 내장 데이터베이스(메모리 DB)를 생성하려고 시도한다.

[ 트랜잭션 매니저 ]

스프링 부트는 적절한 트랜잭션 매니저( PlatformTransactionManager )를 자동으로 스프링 빈에 등록한다.
자동으로 등록되는 스프링 빈 이름: transactionManager
개발자가 직접 트랜잭션 매니저를 빈으로 등록하면 스프링 부트는 트랜잭션 매니저를 자동으로 등록하지 않는다.
어떤 트랜잭션 매니저를 선택할지는 현재 등록된 라이브러리를 보고 판단하는데, JDBC를 기술을 사용하면
DataSourceTransactionManager 를 빈으로 등록하고, JPA를 사용하면 JpaTransactionManager 를 빈으로 등록한다.
- 둘다 사용하는 경우 JpaTransactionManager 를 등록한다.
  JpaTransactionManager 는 DataSourceTransactionManager 가 제공하는 기능도 대부분 지원한다.

[ 테스트 ]

@Slf4j
@SpringBootTest
class MemberServiceTest {
    @Autowired
    MemberRepository memberRepository;

    @Autowired
    MemberService memberService;

    @TestConfiguration
    static class TestConfig {
        private final DataSource dataSource;

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

        @Bean
        MemberRepository memberRepository() {
            return new MemberRepository(dataSource);
        }

        @Bean
        MemberService memberService() {
            return new MemberService(memberRepository());
        }
    }

스프링 부트가 application.properties 에 지정된 속성을 참고해서 데이터소스와 트랜잭션 매니저를 자동으로 생성해준다.
memberService와 memberRepository는 충돌이 없는 경우 수동으로 등록하지 않고
@Service, @Repository를 사용해 스프링 빈으로 등록할 수 있다.

정리

@Transactional을 사용해 트랜잭션 프록시 적용
- PlatformTransactionManager, TransactionSynchronizationManager 를 사용해 트랜잭션 동기화
- 트랜잭션 적용 반복 문제 해결
- 서비스 계층에 트랜잭션 처리 로직이 함께 섞여있는 문제 해결
스프링 부트의 자동 리소스 등록
- application.properties 에 있는 속성을 사용해서 DataSource 를 생성하고 스프링 빈으로 등록

결론

데이터베이스 트랜잭션

데이터베이스 트랜잭션은 ACID를 보장해야 한다.

데이터베이스는 락을 통해 원자성을 보장한다.

트랜잭션 종료 시점까지 조회한 데이터를 다른 곳에서 변경하지 못하도록 강제로 막아야 할 때는 조회 락을 사용할 수 있다.

애플리케이션 트랜잭션

애플리케이션에서 DB 트랜잭션을 사용하려면 같은 세션을 사용해야 하기 때문에 애플리케이션에서는 같은 커넥션을 유지해야 한다. (커넥션 동기화를 고려해야 한다.)

스프링 트랜잭션

트랜잭션 추상화

스프링은 트랜잭션 기술들을 PlatformTransactionManager(트랜잭션 매니저)로 추상화해 서비스 계층이 특정 기술에 종속되는 문제를 해결한다.

트랜잭션 동기화

PlatformTransactionManager는 TransactionSynchronizationManager(트랜잭션 동기화 매니저)를 사용해 데이터베이스 커넥션을 유지하도록 한다.

TransactionSynchronizationManager는 ThreadLocal을 사용해서 커넥션을 동기화하기 때문에 멀티쓰레드 상황에 안전하게 커넥션을 동기화 할 수 있다.

트랜잭션 AOP

서비스 로직에 @Transactional을 사용하면 스프링은 프록시를 만들어 트랜잭션을 처리하는 객체와 비즈니스 로직을 처리하는 서비스 객체를 명확하게 분리할 수 있도록 한다.

프록시는 PlatformTransactionManager를 사용하기 때문에 트랜잭션 추상하와 트랜잭션 동기화를 함께 제공한다.

스프링 부트의 자동 리소스 등록

스프링 부트는 다음과 같이 application.properties 에 있는 속성을 사용해서 DataSource 를 생성하고 스프링 빈으로 등록한다. 등록한 빈을 PlatformTransactionManager 의 구현체로 사용한다.

출처

스프링 DB 1편 - 데이터 접근 핵심 원리(김영한)

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