[Spring] 데이터 접근 기술 - 2. 트랜잭션

트랜잭션 추상화

서비스 계층이 트랜잭션을 사용하기 위해서 (트랜잭션의 범위를 결정하는 것은 서비스 단에서 하고 싶기 때문에) JDBC 기술에 의존하게 된다. 그러면 JDBC에서 JPA같은 다른 데이터 접근 기술로 변경하면 서비스 계층의 트랜잭션 관련 코드도 모두 함께 수정해야 한다. (단일 책임 원칙 위반 -> 하나를 변경했는데, 여러 곳에서 문제가 발생함)

이 문제를 해결하려면 트랜잭션 기능을 추상화하면 된다. JDBC에서 트랜잭션을 시작하는 방법은 con.setAutoCommit(false) 이다. JPA가 시작하는 방법은 또 다르다. 그러니 하나의 인터페이스를 만들어서 begin()이라는 메서드를 만들고 각각의 구현체에서 DB 접근 기술에 맞는 구현을 하면 된다. + 서비스는 이 인터페이스에만 의존을 하면 된다. JDBC 트랜잭션 기능이 필요하면 JdbcTxManager를 서비스에 주입(DI)하고 JPA 트랜잭션 기능으로 변경해야 하면 JpaTxManager을 주입하면 된다.

이렇게 하면 클라이언트인 서비스는 인터페이스에 의존하고 DI를 사용한 덕분에 OCP 원칙을 지키게 되었다. 이제 트랜잭션을 사용하는 서비스 코드를 전혀 변경하지 않고 트랜잭션 기술을 마음껏 변경할 수 있다.

사실 스프링은 이미 이런 고민을 다 해두었다. 우리는 스프링이 제공하는 트랜잭션 추상화 기술을 사용하기만 하면 된다. (심지어는 구현체도 다 구현해뒀기에 그냥 가져가서 쓰면 된다)

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트랜잭션 동기화

트랜잭션 매니저의 2가지 역할

• 트랜잭션 추상화
• 리소스 동기화

"리소스 동기화"

트랜잭션을 유지하려면 같은 트랜잭션 내에서 같은 DB 커넥션을 유지해야 한다. = 같은 커넥션을 동기화하기 해야 함. 이를 위해서 전에는 파라미터로 커넥션을 전달하는 방법을 사용했다. 이렇게 하면 코드가 지저분해지기도 하고 커넥션을 넘기는 메서드와 넘기지 않는 메서드를 중복해서 만들어야 하는 등 여러가지 단점들이 있다.

"트랜잭션 매니저와 트랜잭션 동기화 매니저"

스프링은 트랜잭션 동기화 매니저를 제공한다. 이것을 쓰레드 로컬을 사용해서 커넥션을 동기화 해준다. 트랜잭션 매니저는 내부에서 이 트랜잭션 동기화 매니저를 사용한다. 트랜잭션 동기화 매니저는 쓰레드 로컬(쓰레드 로컬을 사용하면 각각의 쓰레드마다 별도의 저장소가 부여된다. 해당 쓰레드만 해당 데이터에 접근할 수 있도록 한다.)을 사용하기 때문에 멀티쓰레드 상황 에 안전하게 커넥션을 동기화할 수 있다. 따라서 커넥션이 필요하면 트랜잭션 동기화 매니저를 통해 커넥션을 획득하면 된다. (더 이상 이전처럼 커넥션을 파라미터로 전달하지 않아도 된다)

동작 방식

1. 트랜잭션을 시작하려면 커넥션이 필요하다. 트랜잭션 매니저는 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 클래스(org.springframework.transaction.support.TransactionSynchronizationManager)를 열어보면 쓰레드 로컬을 사용하는 것을 확인할 수 있다.

• DataSourceUtils.getConnection()

getConnection()에서 DataSourceUtils.getConnection()를 사용하도록 변경된 부분을 특히 주의해야 한다. DataSourceUtils.getConnection()은 트랜잭션 동기화 매니저가 관리하는 커넥션이 있으면 해당 커넥션을 반환한다. 트랜잭션 동기화 매니저가 관리하는 커넥션이 없는 경우 새로운 커넥션을 생성해서 반환한다.

• DataSourceUtils.releaseConnection()

커넥션을 con.close()를 사용해서 직접 닫아버리면 커넥션이 유지되지 않는 문제가 발생한다. 이 커넥션은 이후 로직은 물론이고 트랜잭션을 종료(커밋, 롤백)할 때까지 살아있어야 한다. 이 메서드를 사용한다고 해서 커넥션을 바로 닫는 것이 아니다. 동기화된 커넥션(트랜잭션 동기화 매니저에 보관되었던 커넥션) 은 커넥션을 닫지 않고 그대로 유지해준다. 트랜잭션 동기화 매니저가 관리하는 커넥션이 아닌 경우 해당 커넥션을 닫는다.

트랜잭션 추상화 덕분에 서비스 코드는 이제 JDBC 기술에 의존하지 않는다. 이후 JDBC에서 JPA로 변경해도 서비스 코드를 그래도 유지할 수 있다. 기술 변경시 의존관계 주입만 DataSourceTransactionManager에서 JpaTransactionManager로 변경해주면 된다. 또한 트랜잭션 동기화 매니저 덕분에 커넥션을 파라미터로 넘기지 않아도 된다.

- java.sql.SQLException 이 아직 남아있지만 이 부분은 뒤에 예외 문제에서 해결한다.

트랜잭션 템플릿

트랜잭션을 사용하는 로직에서는 중복되는 패턴이 있다. 트랜잭션 시작 -> 비즈니스 로직 -> 성공 시 커밋/ 실패 시 롤백 하는 과정이다. 각각의 서비스에서 해당 내용이 중복되며 달라지는 부분은 비즈니스 로직 뿐이다. 이럴 때 템플릿 롤백 패턴을 활용하면 이런 반복 문제를 해결할 수 있다 .

스프링은 TransactionTemplate이라는 템플릿 클래스를 제공한다. execute()는 응답 값이 있을 때 사용하고 executeWithoutResult()는 응답값이 없을 때 사용한다. 트랜잭션 템플릿 덕분에 트랜잭션을 시작하고 커밋하거나 롤백하는 코드가 모두 제거된다. 트랜잭션 템플릿의 기본 동작은 다음과 같다.

• 비즈니스 로직이 정상 수행되면 커밋한다.
• 언체크 예외가 발생하면 롤백한다. 그 외의 경우 커밋한다. (체크 예외의 경우에는 커밋함.)

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정리

트랜잭션 템플릿 덕분에 트랜잭션을 사용할 때 반복하는 코드 제거 가능하다.

하지만 서비스 로젝에서 비즈니스 로직 + 트랜잭션을 처리하는 기술 로직(txTemplate.execute() 등)이 여전히 포함되어 있다. 서비스 입장에서 비즈니스 로직은 핵심 기능이고 트랜잭션은 부가 기능이다. 이렇게 비즈니스 로직, 트랜잭션을 처리하는 기술 로직이 한 곳에 있으면 두 관심사를 하나의 클래스에서 처리하게 된다. 결과적으로 코드 유지보수가 어려워지게 됨.

서비스 로직에는 가급적 핵심 비즈니스 로직만 존재해야 한다. 하지만 트랜잭션 기술을 사용하려면 어쩔 수 없이 트랜잭션 코드가 나와야 한다. 해결 방법은 AOP

트랜잭션 AOP 이해

스프링 AOP를 통해 프록시를 도입하면 문제를 깔끔하게 해결할 수 있다.

프록시를 사용하면 트랜잭션을 처리하는 객체와 비즈니스 로직을 처리하는 서비스 객체를 명확하게 분리할 수 있다.

스프링이 제공하는 트랜잭션 AOP

트랜잭션은 매우 중요한 기능이고 누구나 사용하는 기능이기 때문에 스프링에서는 트랜잭션 AOP를 처리하기 위한 모든 기능을 제공한다. 스프링 부트를 사용하면 트랜잭션 AOP를 처리하기 위해 필요한 스프링 빈들도 자동으로 등록해준다. 따라서 개발자는 트랜잭션 처리가 필요한 곳에 @Transactional 어노테이션만 붙여주면 된다. 스프링의 트랜잭션 AOP는 이 어노테이션을 인식해서 트랜잭션 프록시를 적용해준다. @Transactional은 메서드에 붙여도 되고 클래스에 붙여도 된다. (클래스에 붙이는 경우 외부에서 호출 가능한 모든 public 메서드에 @Transactional이 붙은 것과 같다.)

서비스 메서드에 @Transactional을 붙이고 나서 테스트를 실행해보려고 하면 이체 중 예외 발생 테스트에서 롤백 되지 않고 커밋되었음을 확인할 수 있다. 그 이유는 AOP를 사용하기 위해서는 스프링이 제공하는 모든 것들이 제공되어야 하는데 테스트 코드에서는 스프링 컨테이너에 등록된 스프링 빈을 사용하고 있지 않기 때문이다.

• @SpringBootTest : 스프링 AOP를 적용하려면 스프링 컨테이너가 필요하다. 해당 어노테이션으로 테스트 시 스프링 부트를 통해 스프링 컨테이너를 생성한다. 테스트에서 @Autowired 등을 통해 스프링 컨테이너가 관리하는 빈들을 사용할 수 있다.
• @TestConfiguration : 테스트 안에서 내부 설정 클래스를 만들어서 사용하면서 이 어노테이션을 붙이면, 스프링 부트가 자동으로 만들어주는 빈들에 추가로 필요한 스프링 빈들을 등록하고 테스트를 수행할 수 있다.
• TestConfig : DataSource - 스프링에서 기본으로 사용할 데이터소스를 스프링 빈으로 등록한다. 추가로 트랜잭션 매니저에도 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.
• 프록시가 적용되면 CGLIB... 로 클래스 명이 나오게 된다.

트랜잭션 AOP 적용 전체 흐름

선언적 트랜잭션 관리 vs. 프로그래밍 방식 트랜잭션 관리

• @Transactional 어노테이션 하나만 선언해서 매우 편리하게 트랜잭션을 적용하는 것을 선언적 트랜잭션 관리라고 한다.
• 선언적 트랜잭션 관리는 과거 XML에 설정하기도 했다. 이름 그대로 해당 로직에 트랜잭션을 적용하겠다 라고 어딘가에 선언하기만 하면 트랜잭션이 적용되는 방식이다.
• 프로그래밍 방식의 트랜잭션 관리 : 트랜잭션 매니저 또는 트랜잭션 템플릿 등을 사용해서 트랜잭션 관련 코드를 직접 작성하는 것.

선언적 트랜잭션 관리가 훨씬 간편하고 실용적이라서 실무에서는 선언적 트랜잭션 관리를 사용한다. 프로그래밍 방식의 트랜잭션 관리는 스프링 컨테이너나 스프링 AOP 기술이 없어도 간단히 사용할 수 있지만 실무에서는 대부분 스프링 컨테이너와 스프링 AOP를 사용하기 때문에 거의 사용되지 않는다. (가끔 테스트 시에 프로그래밍 방식을 사용하는 경우는 있다)

스프링 부트의 자동 리소스 등록

스프링 부트 이전에는 개발자가 직접 데이터소스의 트랜잭션 매니저를 스프링 빈으로 등록해서 사용했다. 스프링 부트로 개발을 시작한 개발자라면 이것을 직접 등록해 본적이 없을 것이다.

 

데이터소스 - 자동 등록

• 스프링부트는 데이터소스를 스프링 빈에 자동으로 등록한다.
• 자동으로 등록되는 스프링 빈 이름 : dataSource
• 참고로 개발자가 직접 데이터소스를 빈으로 등록하면 스프링 부트는 데이터소스를 자동으로 등록하지 않는다.

이 때 스프링 부트는 다음과 같이 application.properties에 있는 속성을 이용해서 DataSource를 생성한다. 그리고 스프링 빈에 등록한다. 스프링 부트가 기본으로 생성하는 데이터소스는 커넥션풀을 제공하는 HikariDataSource이다. 커넥션 풀과 관련된 설정도 application.properties를 통해서 지정할 수 있다. spring.datasource.url 속성이 없으면 내장 데이터베이스(메모리 DB)를 생성하려고 시도한다.

 

트랜잭션 매니저 - 자동 등록

• 스프링부트는 트랜잭션 매니저(PlatformTransactionManager)를 스프링 빈에 자동으로 등록한다.
• 자동으로 등록되는 스프링 빈 이름 : transactionManager
• 참고로 개발자가 직접 트랜잭션 매니저를 빈으로 등록하면 스프링 부트는 트랜잭션 매니저를 자동으로 등록하지 않는다.

PlatformTransactionManager 인터페이스에 어떤 구현체를 선택할지는 현재 등록된 라이브러리를 보고 판단하는데 JDBC 기술을 사용하면 DataSourceTransactionManager를 빈으로 등록하고 JPA를 사용하면 JpaTransactionManager를 빈으로 등록한다. 둘 다 사용하는 경우, JpaTransactionManager를 등록한다. (JpaTransactionManager는 DataSourceTransactionManager가 제공하는 기능도 대부분 지원한다.)