[SpringDB1] 스프링과 문제 해결 - 트랜잭션

July 11, 2022 5 분 소요

애플리케이션 구조

여러 애플리케이션 구조가 있지만, 가장 단순하면서 많이 사용하는 방법은 역할에 따라 3가지 계층으로 나누는 것이다.

프레젠테이션 계층
- UI와 관련된 처리 담당
- 웹 요청과 응답
- 사용자 요청을 검증
- 주 사용 기술: 서블릿과 HTTP같은 웹 기술, 스프링 MVC
서비스 계층
- 비즈니스 로직을 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…

순수한 서비스 계층

시간이 흘러 UI(웹)와 관련된 부분이 변하고, 데이터 저장 기술을 다른 기술로 변경해도, 비즈니스 로직은 최대한 변경없이 유지되어야 한다.
따라서, 서비스 계층을 특정 기술에 종속적이지 않게 개발해야 한다.
서비스 계층이 특정 기술에 종속되지 않기 때문에 비즈니스 로직을 유지보수 하기도 쉽고, 테스트 하기도 쉽다.
정리하자면 서비스 계층은 가급적 비즈니스 로직만 구현하고, 특정 구현 기술에 직접 의존해서는 안된다.

문제점들

MemberServiceV1

@RequiredArgsConstructor
public class MemberServiceV1 {

    private final MemberRepositoryV1 memberRepository;

    public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) throws SQLException {

        Member fromMember = memberRepository.findById(fromId);
        Member toMember = memberRepository.findById(toId);

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

MemberServiceV1은 특정 기술에 종속적이지 않고, 순수한 비즈니스 로직만 존재한다.
특정 기술과 관련된 코드가 거의 없어서 코드가 깔끔하고, 유지보수 하기 쉽다.
향후 비즈니스 로직의 변경이 필요하면 이 부분을 변경하면 된다.

남은 문제

SQLException이라는 JDBC 기술에 의존한다는 점.
이 부분은 memberRepository에서 올라오는 예외이기 때문에 memberRepository에서 해결해야 한다.
MemberRepositoryV1이라는 구체 클래스에 직접 의존하고 있다. MemberRepository 인터페이스를 도입하면 향후 MemberService의 코드의 변경 없이 다른 구현 기술로 손쉽게 변경할 수 있다.

MemberServiceV2

@Slf4j
@RequiredArgsConstructor
public class MemberServiceV2 {

    private final DataSource dataSource;
    private final MemberRepositoryV2 memberRepository;

    public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) throws SQLException {
        Connection con = dateSource.getConnection();
        try{
            con.setAutoCommit(false); //트랜잭션 시작

            //비즈니스 로직
            bizLogic(con, fromId, toId, money);
            con.commit();
        } catch(Exception e) {
            con.rollback();
            throw new IllegalStateException(e);
        } finally {
            release(con);
        }
    }

    // bizLogic 생략..
}

트랜잭션은 비즈니스 로직이 있는 서비스 계층에서 시작하는 것이 좋다.
문제는 트랜잭션을 사용하기 위해서 javax.sql.DataSource, java.sql.Connection, java.sql.SQLException 같은 JDBC 기술에 의존해야 한다는 점이다.
결과적으로 비즈니스 로직보다 JDBC를 사용해서 트랜잭션을 처리하는 코드가 더 많다.
향후 JDBC에서 JPA같은 다른 기술로 바꾸어 사용하게 되면 서비스 코드도 모두 함께 변경해야 한다.
핵심 비즈니스 로직과 JDBC 기술이 섞여 있어서 유지보수가 어렵다.

문제 정리

트랜잭션 문제
예외 누수 문제
JDBC 반복 문제

트랜잭션 문제

JDBC 구현 기술이 서비스 계층에 누수되는 문제
- 트랜잭션을 적용하기 위해 JDBC 구현 기술이 서비스 계층에 누수되었다.
- 서비스 계층은 순수해야 한다. -> 구현 기술을 변경해도 서비스 계층 코드는 최대한 유지할 수 있어야 한다.(변화에 대응)
  - 그렇기 때문에 데이터 접근 계층에 JDBC 코드를 몰아두는 것이다.
  - 데이터 접근 계층의 구현 기술이 변경될 수도 있으니 데이터 접근 계층은 인터페이스를 제공하는 것이 좋다.
트랜잭션 동기화 문제
- 같은 트랜잭션을 유지하기 위해 커넥션을 파라미터로 넘겨야 한다.
- 똑같은 기능이라도 트랜잭션용 기능과 트랜잭션을 유지하지 않아도 되는 기능으로 분리해야 한다.
트랜잭션 적용 반복 문제
- 트랜잭션 적용 코드를 보면 반복이 많다.(try, catch, finally…)

예외 누수

데이터 접근 계층의 JDBC 구현 기술 예외가 서비스 계층으로 전파된다.
SQLException은 체크 예외이기 때문에 데이터 접근 계층을 호출한 서비스 계층에서 해댱 예외를 잡아서 처리하거나, 명시적으로 throws를 통해서 다시 밖으로 던져야한다.
SQLException은 JDBC 전용 기술이기 때문에, 향후 JPA나 다른 데이터 접근 기술을 사용하면 그에 맞는 예외로 변경해야 한다.

JDBC 반복 문제

작성한 MemberRepository 코드는 순수한 JDBC를 사용했다.
이 코드는 유사한 코드의 반복이 너무 많다.
- try,catch,finally..
- 커넥션을 열고, PreparedStatement를 사용하고, 결과를 매핑하고.. 실행하고, 커넥션과 리소스를 정리한다.

스프링과 문제 해결

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 예시는 위의 MemberServiceV2코드 참고)

JPA 트랜잭션 코드 예시

    //엔티티 매니저 팩토리 생성
    EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpa");
    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();
    } catch(Exception e) {
        tx.rollback();
    } finally {
        em.close(); //엔티티 매니저 종료
    }
    emf.close();

JDBC 트랜잭션 의존

JDBC 기술 -> JPA 기술로 변경

이렇게 JDBC 기술을 사용하다가 JPA 기술로 변경하게 되면 서비스 계층의 코드도 JPA 기술을 사용하도록 함께 수정해야 한다.

트랜잭션 추상화

이 문제를 해결하려면 트랜잭션 기능을 추상화하면 된다.

트랜잭션 추상화 인터페이스

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

그리고 다음과 같이 TxManager 인터페이스를 기반으로 각각의 기술에 맞는 구현체를 만들면 된다.

JdbcTxManager : JDBC 트랜잭션 기능을 제공하는 구현체
JPATxManager : JPA 트랜잭션 기능을 제공하는 구현체

트랜잭션 추상화의 의존관계

서비스는 특정 트랜잭션 기술에 직접 의존하는 것이 아니라, TxManager라는 추상화된 인터페이스에 의존한다. 따라서, 원하는 구현체를 DI를 통해서 주입하면 된다.
클라이언트인 서비스는 인터페이스에 의존하고 DI를 사용한 덕분에 OCP 원칙을 지키게 되었다.

스프링의 트랜잭션 추상화

스프링은 이미 대책을 다 만들어 두었기 때문에 스프링이 제공하는 트랜잭션 추상화 기술을 사용하면 된다. 심지어 데이터 접근 기술에 따른 트랜잭션 구현체도 대부분 만들어두어서 가져다 사용하기만 하면 된다.

스프링 트랜잭션 추상화의 핵심은 PlatformTransactionManager 인터페이스이다.
org.springframework.transaction.PlatformTransactionManager

[참고]
스프링 5.3부터는 JDBC 트랜잭션을 관리할 때 DataSourceTransactionManager를 상속받아서 약간의 기능을 확장한 JdbcTransactionManager를 제공한다. 둘의 기능 차이는 크지 않다.

PlatformTransactionManager 인터페이스

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;
}

getTransaction() : 트랜잭션을 시작한다.
- getTransaction()은 기존에 이미 진행중인 트랜잭션이 있는 경우 해당 트랜잭션에 참여할 수 있다.
- 트랜잭션 참여는 단순히 트랜잭션을 시작하는 것으로 이해하면 된다.

트랜잭션 동기화

스프링이 제공하는 트랜잭션 매니저는 크게 2가지 역할을 한다.

트랜잭션 추상화
리소스 동기화

리소스 동기화

트랜잭션을 유지하려면 트랜잭션의 시작부터 끝까지 같은 데이터베이스 커넥션을 유지해야한다. 이전 방식은 커넥션을 동기화하기 위해서 파라미터로 커넥션을 전달하는 방법을 사용했다.
파라미터로 커넥션을 전달하는 방법은 코드가 지저분해지고, 커넥션을 넘기는 메서드와 넘기지 않는 메서드를 중복해서 만들어야 하는 등 여러 단점들이 있다.

커넥션과 세션

트랜잭션 매니저와 트랜잭션 동기화 매니저

스프링은 트랜잭션 동기화 매니저를 제공한다. 이것은 ThreadLocal을 사용해서 커넥션을 동기화해준다.
- 트랜잭션 매니저는 내부에서 트랜잭션 동기화 매서드를 사용한다.
트랜잭션 동기화 매니저는 ThreadLocal을 사용하기 때문에 멀티쓰레드 상황에 안전하게 커넥션을 동기화 할 수 있다. 따라서, 커넥션이 필요하면 트랜잭션 동기화 매니저를 통해 커넥션을 획득하면 된다.

동작 방식

트랜잭션을 시작하려면 커넥션이 필요하기 때문에, 트랜잭션 매니저는 데이터소스를 통해 커넥션을 만들고 트랜잭션을 시작한다.
트랜잭션 매니저는 트랜잭션이 시작된 커넥션을 트랜잭션 동기화 매니저에 보관한다.
리포지토리는 트랜잭션 동기화 매니저에 보관된 커넥션을 꺼내서 사용한다. 따라서, 파라미터로 커넥션으르 전달하지 않아도 된다.
트랜잭션이 종료되면 트랜잭션 매니저는 트랜잭션 동기화 매니저에 보관된 커넥션을 통해 트랜잭션을 종료하고, 커넥션도 닫는다.

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

[참고]
쓰레드 로컬을 사용하면 각각의 쓰레드마다 별도의 저장소가 부여된다. 따라서, 해당 쓰레드만 해당 데이터에 접근할 수 있다.

<출처 : 인프런 - 스프링 DB 1편 : 데이터 접근 핵심 원리(김영한)>

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