스프링 DB 데이터접근 원리 - 4. 스프링과 문제해결 - 트랜잭션

문제점들

애플리케이션 구조

* 프레젠테이션 계층 *

    ㆍUI와 관련된 처리 담당

    ㆍ웹 요청과 응답

    ㆍ사용자 요청을 검증

    ㆍ주 사용 기술 : 서블릿과 HTTP 같은 웹 기술, 스프링 MVC

* 서비스 계층 *

    ㆍ비즈니스 로직을 담당

    ㆍ주 사용 기술 : 가급적 특정 기술에 의존하지 않고, 순수 자바 코드로 작성

* 데이터 접근 계층 *

    ㆍ실제 데이터베이스에 접근하는 코드

    ㆍ주 사용 기술 : JDBC, JPA, File, Redis, Mongo

 

*순수한 서비스 계층*

- 여기서 가장 중요한 곳은 핵심 비즈니스 로직이 들어있는 서비스 계층이다. 시간이 흘러서 UI(웹)와 관련된 부분이 변하고 데이터 저장 기술을 다른 기술로 변경해도, 비즈니스 로직은 최대한 변경없이 유지되어야 한다.

- 이렇게 하려면 서비스 계층을 특정 기술에 종속적이지 않게 개발

    ㆍ이렇게 계층을 나눈 이유도 서비스 계층을 최대한 순수하게 유지하기 위한 목적이 크다.

        기술에 종속적인 부분은 프레젠테이션 계층, 데이터 접근 계층에서 가지고 간다.

    ㆍ프레젠테이션 계층은 클라이언트가 접근하는 UI와 관련된 기술인 웹, 서블릿, HTTP와 관련된 부분을 담당해준다.

       그래서 서비스 계층을 이런 UI와 관련된 기술로부터 보호해준다.

       예를 들어서 HTTP API를 사용하다가 GRPC같은 기술로 변경해도 프레젠테이션 계층의 코드만 변경하고, 서비스 계층은 변경하지 않아도 된다

 

    ㆍ데이터 접근 계층은 데이터를 저장하고 관리하는 기술을 담당해준다.

       그래서 JDBC, JPA와 같은 구체적인 데이터 접근 기술로부터 서비스 계층을 보호해준다.

       예를 들어서 JDBC를 사용하다가 JPA로 변경해도 서비스 계층은 변경하지 않아도 된다.

       물론 서비스 계층에서 데이터 계층을 직접 접근하는 것이 아니라, 인터페이스를 제공하고 서비스 계층은 이 인터페이스에 의존하는 것이 좋다. 그래야 서비스 코드의 변경 없이 'JdbcRepository'를 'JpaRepository'로 변경할 수 있다

 

- 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. 이렇게 하면 향후 기술이 변경될 때 변경의 영향 범위를 최소화 할 수 있다.

 

문제 정리

- 트랜잭션 문제

- 예외 누수 문제

- JDBC 반복 문제

 

*트랜잭션 문제*

- JDCB 구현 기술이 서비스 계층에 누수되는 문제

    ㆍ트랜재션을 적용하기 위해 JDBC 구현 기술이 서비스 계층에 누수되었다

    ㆍ서비스 계층은 순수해야한다 → 구현 기술이 변경해도 서비스 계층 코드는 최대한 유지 ( 변화에 대응 )

            - 그래서 데이터 접근 계층에 JDBC 코드를 다 몰아둔다.

            - 물론 데이터 접근 계층의 구현 기술이 변경될 수도 있으니 데이터 접근 계층은 인터페이스를 제공하는 것이 좋다

    ㆍ서비스 계층은 특정 기술에 종속 X

        트랜잭션을 적용하면서 결국 서비스 계층에 JDBC 구현 기술의 누수가 발생

- 트랜잭션 동기화 문제

    ㆍ같은 트랜잭션을 유지하기 위해 커넥션을 파라미터로 넘겨야 한다

    ㆍ이 때 파생되는 문제 → 똑같은 기능도 트랜잭션용 기능과 트랜잭션을 유지하지 않아도 되는 기능으로 분리

- 트랜잭션 적용 반복 문제

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

 

*예외 누수*

- 데이터 접근 계층의 JDBC 구현 기술 예외가 서비스 계층으로 전파된다

- SQLException 은 체크 예외이기 때문에 데이터 접근 계층을 호출한 서비스 계층에서 해당 예외를 잡아서 처리하거나 명식적으로 throws 를 통해서 다시 밖으로 던져야 한다

- SQLException 은 JDBC 전용 기술이다. 향후 JPA나 다른 데이터 접근 기술을 사용하면, 그에 맞는 다른 예외로 변경해야하고 서비스 코드도 수정

 

*JDBC 반복문제*

- 코드들은 유사 코드 반복이 너무 많다

    ㆍtry, catch, finally

    ㆍ커넥션을 열고, PreparedStatement 를 사용하고, 결과를 매핑하고... 실행하고, 커넥션과 리소스를 정리한다.

---

트랜잭션 추상화

* 구현 기술에 따른 트랜잭션 사용법 *
- 트랜잭션은 원자적 단위의 비즈니스 로직을 처리하기 위해 사용
- 구현 기술마다 트랜잭션을 사용하는 방법이 다르다
    ㆍJDBC : `con.setAutoCommit(false)`
    ㆍJPA : `transaction.begin()`

* 트랜잭션 추상화 *
- 트랜잭션은 단순하다. 시작하고, 비즈니스 로직의 수행이 끝나면 커밋하거나 롤백하면 된다.
- 클라이언트 서비스는 인터페이스에 의존하고 DI를 사용한 덕분에 OCP원칙을 지키게 된다.

* 스프링의 트랜잭션 추상화 *
* PlatformTransactionManager 인터페이스 *
- getTransaction() : 트랜잭션 시작
    ㆍ기존에 이미 진행중인 트랜잭션이 있는 경우 해당 트랜잭션에 참여 가능
- commit() : 트랜잭션 커밋
- rollback() : 트랜잭션 롤백

트랜잭션 동기화

스프링이 제공하는 트랜잭션 매니저는 크게 2가지 역할
1. 트랜잭션 추상화
2. 리소스 동기화

* 리소스 동기화 *
- 트랜잭션을 유지할려면 트랜잭션의 시작부터 끝까지 같은 데이터베이스 커넥션을 유지해야한다. 
  ( 결국 같은 커넥션을 동기화(맞추어 사용)하기 위해서 이전에는 파라미터로 커넥션을 전달하는 방법 사용 )
- 파라미터로 커넥션을 전달하는 방법은 코드가 지저분하고 커넥션을 넘기는 메서드와 넘기지 않는 메서드를 중복해서 만들어야하는 등 여러가지 단점들이 많다.

 

* 트랜재션 매니저와 트랜잭션 동기화 매니저 *

- 스프링은 * 트랜잭션 동기화 매니저 *를 제공한다. 이것을 쓰레드 로컬( ThreadLocal )을 사용해서 커넥션을 동기화 해준다. 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 파라미터로 커넥션을 전달하지 않아도 된다

 

* 동작 방식 *

1. 트랜잭션을 시작하려면 커넥션 필요. 트랜잭션 매니저는 데이터 소스를 통해 커넥션을 만들고 트랜잭션 시작

2. 트랜잭션 매니저는 트랜잭션이 시작된 커넥션을 꺼내서 사용한다.

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 확인

org.springframework.transaction.support.TransactionSynchronizationManager

 

---

트랜잭션 매니저 활용

* DataSourceUtils.getConnection() *

- * 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 부분은 특히 주의해야 한다

   커넥션을 con.close() 를 사용해서 직접 닫아버리면 커넥션이 유지되지 않는 문제가 발생한다.

   이 커넥션은 이후 로직은 물론이고, 트랜잭션 종료(커밋,롤백)할 때까지 살아있어야한다

- DataSourceUtils.releaseConnection() 을 사용하면 커넥션을 바로 닫는 것이 아니다

    ㆍ* 트랜잭션을 사용하기 위해 동기화된 커넥션은 커넥션을 닫지 않고 그대로 유지해준다 *

    ㆍ트랜잭션 동기화 매니저가 관리하는 커넥션이 없는 경우 해당 커넥션을 닫는다.

---

트랜잭션 시작

1. 서비스 계층에서 transactionManager.getTransaction() 을 호출해서 트랜잭션을 시작

2. 트랜잭션을 시작하려면 먼저 데이터베이스 커넥션이 필요하다. 트랜잭션 매니저는 내부에서 데이터 소스를 사용해서 커넥션 생성

3. 커넥션을 수동 커밋 모드로 변경해서 실제 데이터베이스 트랜잭션을 시작

4. 커넥션을 트랜잭션 동기화 매니저에 보관

5. 트랜잭션 동기화 매니저는 쓰레드 로컬에 커넥션을 보관, 따라서 멀티 쓰레드 환경에 안전하게 커넥션 보관

로직 실행

6. 서비스는 비즈니스 로직을 실행하면서 리포지토리의 메서드들을 호출한다. 이때 커넥션을 파라미터로 전달 X

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 실행

트랜잭션 종료

 

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

10. 트랜잭션을 종료하려면 동기화된 커넥션이 필요, 트랜잭션 동기화 매니저를 통해 동기화된 커넥션을 획득

11. 획득한 커넥션을 통해서 데이터베이스에 트랜잭션을 커밋하거나 롤배

12. 전체 리소스 정리

    ㆍ트랜잭션 도이화 매니저를 정리한다. 쓰레드 로컬은 사용 후 꼭 정리

    ㆍcon.setAutoCommit(true)로 되돌린다. 커넥션 풀도 고려

    ㆍcon.close() 를 호출해서 커넥션을 종료한다. 커넥션 풀을 사용하는 경우 con.close()를 호출하면 커넥션 풀에 반환

 

정리

- 트랜잭션 추상화 덕분에 서비스 코드는 이제 JDBC 기술에 의존하지 않는다

    ㆍ이후 JDBC에서 JPA로 변경해도 서비스 코드는 그대로 유지

    ㆍ기술 변경시 의존관계 주입만 DataSourceTransactionManager에서 JpaTransactionManager로 변경

- 트랜잭션 동기화 매니저 덕분에 커넥션을 파라미터로 넘기지 않아도 된다.

---

* 트랜잭션 템플릿 *

- 템플릿 콜백 패턴을 적용하려면 템플릿을 제공하는 클래스를 작성해야 하는데, 스프링은 TransactionTemplate 라는 템플릿 클래스를 제공

 

* TransactionTemplate *

- execute() : 응답 값이 있을 때 사용

- executeWithoutResult() : 응답 값이 없을 때 사용

 

- 트랜잭션 템플릿 덕분에 트랜잭션을 시작하고, 커밋하거나 롤백하는 코드가 모두 제거되었다

- 트랜잰션 템플릿의 기본 동작은 다음과 같다

    ㆍ비즈니스 로직이 정상 수행되면 커밋

    ㆍ언체크 예외가 발생하면 롤백한다. 그 외의 경우 커밋한다

- 코드에서 예외를 처리하기 위해 try~catch가 들어갔는데, bizLogic() 메서드를 호출하면 SQLException 체크 예외를 넘겨준다. 해당 람다에서 체크 예외를 밖으로 던질 수 없기 때문에 언체크 예외로 바꾸어 던지도록 예외 전환

 

* 정리 *

- 트랜잭션 템플릿 덕분에, 트랜잭션을 사용할 때 반보하는 코드를 제거할 수 있었다

- 하지만 이곳은 서비스 로직인데 비즈니스 로직 뿐만 아니라 트랜잭션을 처리하는 기술 로직이 함께 포함

- 애플리케이션을 구성하는 로직을 핵심 기능과 부가 기능으로 구분하자면 서비스 입장에서 비즈니스 로직은 핵심 기능이고, 트랜잭션은 부가 기능이다

- 이렇게 비즈니스 로직과 트랜잭션을 처리하는 기술로직이 한 곳에 있으면 두 관심사를 하나의 클래스에서 처리하게 된다. 결과적으로 코드 유지보수 어렵

- 서비스 로직은 가급적 핵심 비즈니스 로직만 있어야한다.

---

트랜잭션 AOP

-  트랜잭션 템플릿 덕분에 트랜잭션을 처리하는 반복코드는 해결할 수 있었다. 하지만 서비스 계층에 순수한 비즈니스 로직만 남긴다는 목표는 달성하지 못했다.

 

* 스프링이 제공하는 트랜잭션 AOP *

- 스프링의 트랜잭션 AOP는 @Transactional 를 인식해서 트랜잭션 프록시를 적용해준다

 

@Transactional

- org.springframework.transaction.annotation.Transactional

- @Transactional 애노테이션은 메서드에 붙여도 되고, 클래스에 붙여도 된다. 클래스에 붙이면 외부에서 호출 가능한 'public' 메서드가 AOP 적용 대상이 된다.

 

* 참고 *

- 스프링 AOP를 적용하려면 어드바이저, 포인트컷, 어드바이스가 필요하다. 스프링은 트랜잭션 AOP처리를 위해 다음 클래스를 제공

    ㆍ어드바이저 : 'BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor'

    ㆍ포인트컷 : 'TransactionAttributeSourcePointcut'

    ㆍ어드바이스 : 'TransactionInterceptor'

 

 

test할 때

- @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 있 다

- @TestConfiguration

: 테스트 안에서 내부 설정 클래스를 만들어서 사용하면서 이 애노테이션을 붙이면, 스프링 부트가 자동으로 만들어주는 빈들에 추가로 필요한 스프링 빈들을 등록하고 테스트를 수행할 수 있다

- TestConfig

    ㆍDataSource 스프링에서 기본으로 사용할 데이터소스를 스프링빈으로 등록, 추가로 트랜잭션매니저에서 사용

    ㆍDataSourceTransactionManager 트랜잭션 매니저를 스프링 빈으로 등록

          ㆍ스프링이 제공하는 트랜잭션AOP는 스프링 빈에 등록된 트랜잭션 매니저를 찾아서 사용하기 때문에

              트랜잭션 매니저를 스프링 빈에 등록해두어야 한다.

 

트랜잭션 AOP 정리

 

* 선언적 트랜잭션 관리 vs 프로그래밍 방식 트랜잭션 관리 *

- 선언적 트랜잭션 관리 ( Declarative Transaction Management )

    ㆍ@Transactional 애노테이션 하나만 선언해서 매우 편리하게 트랜잭션을 적용하는 것을 트랜잭션 관리라 한다.

    ㆍ선언적 트랜잭션 관리는 과거 XML에 설정하기도 했다. 이름 그대로 해당 로직에 트랜잭션을 적용하겠다 라고 

        어딘가에 선언하기만 하면 트랜잭션이 적용되는 방식이다.

- 프로그래밍 방식의 트랜잭션 관리(programmatic transaction management)

    ㆍ트랜잭션 매니저 또는 트랜잭션 템플릿 등을 사용해서 트랜잭션 관련 코드를 직접 작성하는 것을 프로그래밍 방식의

        트랜잭션 관리라 한다

 

- 선언적 트랜잭션 관리가 프로그래밍 방식에 비해서 훨씬 간편하고 실용적이기 때문에 실무에서는 대부분 선언적 트랜잭션 관리를 사용한다

- 프로그래밍 방식의 트랜잭션 관리는 스프링 컨테이너나 스프링 AOP 기술 없이 간단히 사용할 수 있지만 실무에서는 대부분 스프링 컨테이너와 스프링 AOP를 사용하기 때문에 거의 사용되지 않는다

- 프로그래밍 방식 트랜잭션 관리는 테스트 시에 가끔 사용될 때는 있다

---

스프링 부트의 자동 리소스 등록

* 데이터소스 - 자동 등록 *

- 스프링 부트는 데이터소스( DataSource ) 를 스프링 빈에 자동으로 등록한다

- 자동으로 등록되는 스프링 빈 이름 : dataSource

- 참고로 개발자가 직접 데이터소스를 빈으로 등록하면 스프링 부트는 데이터소스를 자동으로 등록 X

 

- 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 - 자동 등록 *

- 스프링 부트는 적절한 트랜잭션 매니저 ( ' PlatformTransactionManager ' )를 자동으로 스프링 빈에 등록

- 자동으로 등록되는 스프링 빈 이름 : transactionManager

- 참고로 개발자가 직접 트랜잭션 매니저를 빈으로 등록하면 스프링 부트는 트랜잭션 매니저를 자동으로 등록 X

 

* 정리 *

- 데이터소스와 트랜잭션 매니저는 스프링 부트가 제공하는 자동 빈 등록 기능을 사용하는 것이 편리

- 추가로 application.properties를 통해 설정도 편리하게 가능