[DB] 스프링 트랜잭션(@Transactional)이란? 사용해보기 (feat. JdbcTemplate)

[본 포스팅은 스프링 DB 1편 - 데이터 접근 핵심 원리 편을 기반으로 작성하였습니다.]

스프링 DB 1편 - 데이터 접근 핵심 원리 - 인프런 | 강의

 

트랜잭션이란?

트랜잭션이란 더 이상 나눌 수 없는 가장 작은 하나의 단위를 의미한다.

상황 1: 원자성(Atomicity))

만약 A 사용자가 B 사용자에게 5000원을 송금한다면?

 

1. A 사용자 계좌 5000원 감소
2. B 사용자 계좌 5000원 증가

위처럼 2가지의 작업이 일어나게 되는데, 만약 2번에서 오류가 발생하였을 경우

• 트랜잭션을 적용하지 않은 상태에서 A 사용자의 계좌는 5000원이 감소하였지만 B 사용자 계좌는 5000원 증가를 하지 않았을 것이다.
• 하지만 트랜잭션을 사용하였다면 작업 중 하나라고 실패해서 거래 이전으로 되돌리는 롤백을 할 것이다.
  (정상 반영하는 것은 커밋)

따라서 2가지 이상의 작업이 하나의 작업처럼 동작해야 할 경우 트랜잭션을 사용해야 한다.

상황 2: 격리성(Isolation)

만약 동시에 A 사용자와 B 사용자가 C 사용자에게 동시에 5000원씩 송금한다면?

 

1. C 사용자 계좌의 잔액은 10000원인 상태이다.
2. A 사용자와 B 사용자가 동시에 C 사용자에게 5000원을 송금한다.
3. 정상적으로는 C 사용자는 20000원이 되어야 한다.

• 트랜잭션을 사용하지 않았을 경우, A 사용자와 B 사용자가 C 사용자의 잔액을 조회했을 때 10000원이기 때문에 모두 송금 완료 시 C 사용자는 15000원이 될 것이다.
• 하지만 트랜잭션을 사용하였다면 격리성(동시에 데이터 수정 불가)을 보장하기 때문에 정상적으로 C 사용자가 20000원으로 되는 것을 볼 수 있다.

 

트랜잭션 ACID

그렇다면 위와 같은 트랜잭션은 무엇을 보장하는지 알아보자.

• 원자성(Atomicity): 트랜잭션 내에서 실행한 작업들은 마치 하나의 작업인 것처럼 모두 성공하거나 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.

* 트랜잭션 격리 수준 - Isolation level

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

그렇다면 스프링 트랜잭션이란?

 

간단하게 어노테이션 @Transactional을 메서드 또는 클래스 위에 붙여서 사용하는 것이다.

기존에 직접 작성한 트랜잭션들은 수동 커밋을 해주고, sql문을 보내고 다시 자동 커밋으로 바꾸고...
코드가 복잡했다.
하지만 스프링 트랜잭션은 @Transactional을 통해 간결하게 만들어준다.

적용하는 방법에는 두 가지가 있고, 차이점은 다음과 같다.

메서드에 적용할 경우)
메서드 시작부터 트랜잭션이 시작되고, 메서드가 성공적으로 마치면 트랜잭션 커밋, 도중에 문제가 발생하면 롤백을 하게 된다.

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

클래스에 적용할 경우)
해당 클래스에 존재하는 모든 메서드에 어노테이션이 적용된다.

@Transactional
public class MemberServiceV4 {

만약 중첩되어 있는 경우 다음과 같은 순으로 실행된다.

1. 클래스 메서드
2. 클래스
3. 인터페이스 메서드
4. 인터페이스

하지만 통상적으로 세밀한 설정을 하기 위해 메서드에 붙여 사용된다.

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계좌를 예시로 코드로 사용해 보자 - MemberRepository
(feat. 스프링 예외 추상화, JdbcTemplate를 사용해서 코드를 간결하게)

 

기능에는 유저 정보를 저장, 검색, 수정, 삭제를 할 수 있고,
서비스 로직에는 송금 기능(bizLogic())이 있다.

먼저 MemberRepository를 추상화해주기 위해 인터페이스로 MemberRepository를 다음과 같이 생성한다.

public interface MemberRepository {
    Member save(Member member);

    Member findById(String memberId);

    void update(String memberId, int money);

    void delete(String memberId);
}

 

---

그 후 MemberRepository 클래스 코드에 MemberRepository를 상속받은 코드는 다음과 같다.

전체 코드

@Slf4j
public class MemberRepositoryV5 implements MemberRepository {

    private final JdbcTemplate template;

    public MemberRepositoryV5(DataSource dataSource) {
        this.template = new JdbcTemplate(dataSource);
    }

    @Override
    public Member save(Member member) {
        String sql = "insert into member(member_id, money) values (?, ?)";
        template.update(sql, member.getMemberId(), member.getMoney());
        return member;
    }

    @Override
    public Member findById(String memberId) {
        String sql = "select * from member where member_id = ?";
        return template.queryForObject(sql, memberRowMapper(), memberId);
    }

    @Override
    public void update(String memberId, int money) {
        String sql = "update member set money=? where member_id=?";
        template.update(sql, money, memberId);
    }

    @Override
    public void delete(String memberId) {
        String sql = "delete from member where member_id=?";
        template.update(sql, memberId);
    }

    private RowMapper<Member> memberRowMapper() {
        return (rs, rowNum) -> {
            Member member = new Member();
            member.setMemberId(rs.getString("member_id"));
            member.setMoney(rs.getInt("money"));
            return member;
        };
    }
}

코드를 보면 Jdbc 템플릿을 사용하기 위해

private final JdbcTemplate template;

public MemberRepositoryV5(DataSource dataSource) {
    this.template = new JdbcTemplate(dataSource);
}

JdbcTemplate를 선언해준 후 생성자에서 new JdbcTemplate(dataSource);를 주입해주었다.
그 이유 중 하나는 어떠한 DB를 사용하는지에 대한 정보도 들어간다.

그리고 기존에 try, catch, finally로 반복되었던 것들이 Jdbc 템플릿으로 간결하게 되었다.

문법은 template.update(sql문, sql 파라미터, ...)로 들어가고,
RowMapper의 경우 findById를 실행시켰을 때 반환되는 row 값을 Member 객체로 생성하여 리턴해주기 위해 사용한 것이다.

참고
JdbcTemplate는 트랜잭션을 위한 커넥션 동기화는 물론이고, 예외 발생 시 스프링 예외 변환기도 자동으로 실행해준다.

 

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계좌를 예시로 코드로 사용해 보자 - MemberService
(스프링 트랜잭션 @Transactional 사용)

전체 코드

@Slf4j
public class MemberServiceV4 {

    private final MemberRepository memberRepository;

    public MemberServiceV4(MemberRepository memberRepository) {
        this.memberRepository = memberRepository;
    }

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

    private void bizLogic(String fromId, String toId, int money) {
        Member fromMember = memberRepository.findById(fromId);
        Member toMember = memberRepository.findById(toId);

        memberRepository.update(fromId, fromMember.getMoney() - money);

        validation(toMember);
        memberRepository.update(toId, toMember.getMoney() + money);
    }

    private void validation(Member toMember) {
        if (toMember.getMemberId().equals("ex")) {
            throw new IllegalStateException("이체 중 예외 발생");
        }
    }
}

코드를 보면 MemberRepository에 생성자 주입을 해주고

다음 줄에 accountTransfer 함수는 송금해주는 로직을 실행하기 위한 함수이고
트랜잭션을 적용하기 위해 @Transactional을 함수 위에 두었다.

* 참고로 트랜잭션은 리포지토리에서도 사용할 수 있지만 서비스 계층에서 사용하는 것을 권장한다.

이로써 스프링 트랜잭션 적용은 끝이 난 것이다.
매우 간단하다!

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계좌를 예시로 코드로 사용해 보자 - 테스트 코드
(테스트 코드에서 실행해보자!)

전체 코드

@Slf4j
@SpringBootTest
class MemberServiceV4Test {

    public static final String MEMBER_A = "memberA";
    public static final String MEMBER_B = "memberB";
    public static final String MEMBER_EX = "ex";

    @Autowired
    private MemberRepository memberRepository;
    @Autowired
    private MemberServiceV4 memberService;

    @TestConfiguration
    static class TestConfig {
        private final DataSource dataSource;

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

        @Bean
        MemberRepository memberRepository() {
            return new MemberRepositoryV5(dataSource);
        }

        @Bean
        MemberServiceV4 memberServiceV4() {
            return new MemberServiceV4(memberRepository());
        }
    }

    @AfterEach
    void after() {
        memberRepository.delete(MEMBER_A);
        memberRepository.delete(MEMBER_B);
        memberRepository.delete(MEMBER_EX);
    }

    @Test
    @DisplayName("정상 이체")
    void accountTransfer() {
        //given
        Member memberA = new Member(MEMBER_A, 10000);
        Member memberB = new Member(MEMBER_B, 10000);
        memberRepository.save(memberA);
        memberRepository.save(memberB);

        //when
        memberService.accountTransfer(memberA.getMemberId(), memberB.getMemberId(), 2000);

        //then
        Member findMemberA = memberRepository.findById(memberA.getMemberId());
        Member findMemberB = memberRepository.findById(memberB.getMemberId());
        assertThat(findMemberA.getMoney()).isEqualTo(8000);
        assertThat(findMemberB.getMoney()).isEqualTo(12000);
    }

    @Test
    @DisplayName("이체중 예외 발생")
    void accountTransferEx() {
        //given
        Member memberA = new Member(MEMBER_A, 10000);
        Member memberEx = new Member(MEMBER_EX, 10000);
        memberRepository.save(memberA);
        memberRepository.save(memberEx);

        //when
        assertThatThrownBy(() -> memberService.accountTransfer(memberA.getMemberId(), memberEx.getMemberId(), 2000))
                .isInstanceOf(IllegalStateException.class);

        //then
        Member findMemberA = memberRepository.findById(memberA.getMemberId());
        Member findMemberB = memberRepository.findById(memberEx.getMemberId());
        assertThat(findMemberA.getMoney()).isEqualTo(10000);
        assertThat(findMemberB.getMoney()).isEqualTo(10000);
    }
}

테스트 코드 전체이다.
길어서 눈에 잘 안 들어올 수 있지만 위에서 차근차근 설명해보자면

멤버 리포지토리와 서비스를 @Autowired를 통해 객체를 주입해준다.

@Autowired
private MemberRepository memberRepository;
@Autowired
private MemberServiceV4 memberService;

 

@TestConfiguration을 통한 빈 등록

@TestConfiguration
static class TestConfig {
    private final DataSource dataSource;

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

    @Bean
    MemberRepository memberRepository() {
        return new MemberRepositoryV5(dataSource);
    }

    @Bean
    MemberServiceV4 memberServiceV4() {
        return new MemberServiceV4(memberRepository());
    }
}

TestConfig 클래스를 통해 빈 등록을 해주기 위해 @TestConfiguration을 붙여주고
앞서 @Autowired를 통해 객체를 주입해주기 위해 @Bean을 통해 빈 등록을 해준다.


(참고로 DataSource는 프로퍼티 파일에서 설정해둔 값이 자동 매핑된다.)
- application.properties

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

 

@AfterEach 테스트 코드 종료 시 실행

@AfterEach
void after() {
    memberRepository.delete(MEMBER_A);
    memberRepository.delete(MEMBER_B);
    memberRepository.delete(MEMBER_EX);
}

DB에 저장되었던 정보를 다시 삭제해주는 역할

void accountTransfer()

@Test
@DisplayName("정상 이체")
void accountTransfer() {
    //given
    Member memberA = new Member(MEMBER_A, 10000);
    Member memberB = new Member(MEMBER_B, 10000);
    memberRepository.save(memberA);
    memberRepository.save(memberB);

    //when
    memberService.accountTransfer(memberA.getMemberId(), memberB.getMemberId(), 2000);

    //then
    Member findMemberA = memberRepository.findById(memberA.getMemberId());
    Member findMemberB = memberRepository.findById(memberB.getMemberId());
    assertThat(findMemberA.getMoney()).isEqualTo(8000);
    assertThat(findMemberB.getMoney()).isEqualTo(12000);
}

위 코드는 정상적으로 이체가 되는 로직이다.

1. 멤버를 저장하고
2. 송금하고
3. 잘 됐는지 확인했다.

 

void accountTransferEx()

@Test
@DisplayName("이체중 예외 발생")
void accountTransferEx() {
    //given
    Member memberA = new Member(MEMBER_A, 10000);
    Member memberEx = new Member(MEMBER_EX, 10000);
    memberRepository.save(memberA);
    memberRepository.save(memberEx);

    //when
    assertThatThrownBy(() -> memberService.accountTransfer(memberA.getMemberId(), memberEx.getMemberId(), 2000))
            .isInstanceOf(IllegalStateException.class);

    //then
    Member findMemberA = memberRepository.findById(memberA.getMemberId());
    Member findMemberB = memberRepository.findById(memberEx.getMemberId());
    assertThat(findMemberA.getMoney()).isEqualTo(10000);
    assertThat(findMemberB.getMoney()).isEqualTo(10000);
}

이번엔 오류를 발생시켜 트랜잭션을 통해 롤백하도록 하는 로직이다.
그래서 마지막 assertThat을 보면 10000원 그대로인 것을 확인할 수 있다.