[스프링 DB 2편] #9. 스프링 트랜잭션 이해(1)

[Pracrobo]

스프링 트랜잭션 소개

각각의 데이터 접근 기술들은 트랜잭션을 처리하는 방식에 차이가 있었다.

예를 들어 JDBC 기술과 JPA 기술은 트랜잭션을 사용하는 코드가 다르다.

JDBC 트랜잭션 코드 예시

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

	Connection con = dataSource.getConnection();
	try {
		con.setAutoCommit(false); //트랜잭션 시작
		bizLogic(con, fromId, toId, money);
		con.commit();//커밋
	} catch(Exception e) {
		con.rollback(); // 실패시 롤백
		throw new IllegalStateException(e);
	} finally {
		release(con);
	}
}

JPA 트랜잭션 코드 예시

public static void main(String[] args) {
	//엔티티 매니저 팩토리 생성
	EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpabook");
	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(); //트랜잭션 커밋
	}catch(Exception e) {
		tx.rollback(); //트랜잭션 롤백
	)finally {
		em.close(); // 엔티티 매니저 종료
	}
	emf.close(); //엔티티 매니저 팩토리 종료
}

JDBC 기술을 사용하다가 JPA 기술로 변경하게 되면 트랜잭션을 사용하는 코드 모두를 변경해야 한다.

스프링은 이런 문제 해결을 위해 트랜잭션 추상화를 제공한다. 트랜잭션을 사용하는 입장에서는 스프링 트랜잭션 추상화를 통해 동일한 방식으로 사용할 수 있게 되는 것이다.

스프링은 PlatformTransactionManager 라는 인터페이스를 통해 트랜잭션을 추상화 한다.

PlatformTransactionManager인터페이스

package org.springframework.transaction;

public interface PlatformTransactionManager extends TranscationManager {
	TransactionStatus getTransaction(@Nullable TransactionDefinition definition) 
		throws TransactionException;
	
	void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException;
	void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;
}

트랜잭션은 트랜잭션 시작(획득) / 커밋 / 롤백으로 단순하게 추상화 할 수 있다.

스프링은 트랜잭션을 추상화해서 제공할뿐 아니라 실무에서 주로 사용하는 데이터 접근 기술에 대한 트랜잭션 매니저의 구현체도 제공한다. 우리는 필요한 구현체를 스프링 빈으로 등록하고 주입받아서사용하기만 하면 된다.

여기에 더해 스프링 부트는 어떤 데이터 접근 기술을 사용하는지를 자동으로 인식해서 적절한 트랜잭션 매니저를 선택해서 스프링 빈으로 등록해주기 때문에 트랜잭션 매니저를 선택하고 등락하는 과정도 생략할 수 있다. 예를 들어서 JdbcTemplate, MyBatis 를 사용하면

DataSourceTransactionManager(JdbcTransactionManger) 를 스프링 빈으로 등록하고 JPA를 사용하면 JpaTransactionManager 를 스프링 빈으로 등록해준다.

스프링 트랜잭션 사용방식

PlatformTransactionManager 를 사용하는 방법은 2가지가 있다.

“ 선언적 트랜잭션 관리 vs 프로그래밍 방식 트랜잭션 관리”

• 선언적 트랜잭션 관리(Declarative Transaction Management)

  • @Transactional 애노테이션 하나만 선언해서 매우 편리하게 트랜잭션을 적용하는 것을 선언적 트랜잭션 관리라 한다.
  • 선언적 트랜잭션 관리는 과거 XML에 설정하기도 했다.
  • 이름 그대로 해당 로직에 트랜잭션을 적용하겠다라고 어딘가에 선언하기만 하면 트랜잭션이 적용되는 방식이다.

• 프로그래밍 방식의 트랜잭션 관리(programmatic transaction management)

  • 트랜잭션 매니저 또는 트랜잭션 템플릿 등을 사용해서 트랜잭션 관련 코드를 직접 작성하는 것을 프로그래밍 방식의 트랜잭션 관리라 한다.

• 프로그래밍 방식의 트랜잭션 관리를 사용하게 되면, 애플리케이션 코드가 트랜잭션이라는 기술 코드와 강하게 결합된다.

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

선언적 트랜잭션과 AOP

@Transactional 을 통한 선언적 트랜잭션 관리 방식을 사용하게 되면 기본적으로 프록시 방식의 AOP가 적용된다.

“프록시 도입 전”

트랜잭션을 처리하기 위한 프록시를 도입하기 전에는 서비스의 로직에서 트랜잭션을 직접 시작했다.

서비스 계층의 트랜잭션 사용 코드 예시

//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 IllegalStatusException(e);
}

“프록시 도입 후”

트랜잭션을 처리하기 위한 프록시를 적용하면 트랜잭션을 처리하는 객체와 비즈니스 로직을 처리하는 서비스 객체를 명확하게 분리할 수 있다.

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 IllegalStatusException(e);
		}
	}
}

트랜잭션 프록시 적용 후 서비스 코드 예시

public class Service() {
	public void logic() {
		bizLogic(fromId, toId, money);
	}
}

프록시 도입 전 : 서비스에 비즈니스 로직과 트랜잭션 처리 로직이 함께 섞여있다.

프록시 도입 후 : 트랜잭션 프록시가 트랜잭션 처리 로직을 모두 가져간다. 그리고 트랜잭션을 시작한 후에 실제 서비스를 대신 호출한다.

트랜잭션 프록시 덕분에 서비스 계층에는 순수한 비즈니스 로직만 남길 수 있다.

프록시 도입 후 전체 과정

• 트랜잭션은 커넥션에 con.setAutocommit(false) 를 지정하면서 시작한다.
• 같은 트랜잭션을 유지하려면 같은 데이터 베이스 커넥션을 사용해야 한다.
• 이것을 위해 스프링 내부에서는 트랜잭션 동기화 매니저가 사용된다.
• JdbcTemplate 을 포함한 대부분의 데이터 접근 기술들은 트랜잭션을 유지하기 위해 내부에서 트랜잭션 동기화 매니저를 통해 리소스(커넥션)를 동기화 한다.

스프링이 제공하는 트랜잭션 AOP

• 스프링의 트랜잭션은 매우 중요한 기능이고 전세계 누구나 다 사용하는 기능이다. 스프링은 트랜잭션 AOP를 처리하기 위한 모든 기능을 제공한다. 스프링 부트를 사용하면 트랜잭션 AOP 를 처리하기 위해 필요한 스프링 빈들도 자동으로 등록해준다.
• 개발자는 트랜잭션 처리가 필요한 곳에 @Transactional 애노테이션만 붙여주면 된다. 스프링의 트랜잭션 AOP는 이 애노테이션을 인식해서 트랜잭션을 처리하는 프록시를 적용해준다.

@Transactional

org.springframework.transaction.annotation.Transactional

프로젝트 생성

프로젝트 선택

• Java 17이상
• Project: Gradle Project
• Language: Java
• Spring Boot: 3.4.1

Project Metadata

• Group: hello
• Artifact: springtx
• Name: springtx
• Package name: hello.springtx
• Packaging: Jar

Dependencies

• Spring Data JPA

• H2 Database

• Lombok

• Test 에서 lombok 사용으로 인한 dependencies 추가

• testCompileOnly 'org.projectlombok:lombok'

• testAnnotationProcessor 'org.projectlombok:lombok’

트랜잭션 적용 확인

package hello.springtx.apply;

import jakarta.transaction.Transactional;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.assertj.core.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.aop.support.AopUtils;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.boot.test.context.TestConfiguration;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.test.context.bean.override.mockito.MockitoBean;
import org.springframework.transaction.support.TransactionSynchronizationManager;

import static org.assertj.core.api.Assertions.assertThat;

@Slf4j
@SpringBootTest
public class TxBasicTest {

    @Autowired BasicService basicService;

    @Test
    void proxyCheck() {
        log.info("aop class = {}", basicService.getClass());
        assertThat(AopUtils.isAopProxy(basicService)).isTrue();
    }
    @TestConfiguration
    static class TxApplyBasicConfig {
        @Bean
        BasicService basicService() {
            return new BasicService();
        }
    }

    @Slf4j
    static class BasicService {
        @Transactional
        public void tx() {
            log.info("call tx");
            boolean txActive = TransactionSynchronizationManager.isActualTransactionActive();
            log.info("tx active={}", txActive);

        }

        public void nonTx() {
            log.info("call nonTx");
            boolean txActive = TransactionSynchronizationManager.isActualTransactionActive();
            log.info("tx active={}", txActive);

        }
    }
}

ProxyCheck() - 실행

• AopUtils.isAopProxy(): 선언적 트랜잭션 방식에서 스프링 트랜잭션은 AOP를 기반으로 동작한다. @transactional을 메서드나 클래스에 붙이면 해당 객체는 트랜잭션 AOP의 적용의 대상이 되고 결과적으로 실제 객체 대신에 트랜잭션을 처리해주는 프록시 객체가 스프링 빈에 등록된다. 그리고 주입을 받을 때도 실제 객체 대신에 프록시 객체가 주입된다.

결과
basicService$$EnhancerBySpringCGLIB...

• @transactional 애노테이션이 특정 클래스나 메서드에 하나라도 있으면 트랜잭션 AOP는 프록시를 만들어서 스프링 컨테이너에 등록한다. 그리고 실제 basicService 객체 대신에 프록시인 basicService$$CGLIB를 스프링 빈에 등록한다. 그리고 프록시는 내부에 실제 basicService를 참조하게 된다. 여기서 핵심은 실제 객체 대신에 프록시가 스프링 컨테이너에 등록되었다는 점이다.

• 클라이언트인 txBasicTest 는 스프링 컨테이너에 @Autowired BasicService basicService로 의존관계 주입을 요청한다. 스프링 컨테이너에는 실제 객체 대신에 프록시가 스프링 빈으로 등록되어 있기 때문에 프록시를 주입한다.

• 프록시는 BasicService를 상속해서 만들어지기 때문에 다형성을 활용할 수 있다. 따라서 BasicService 대신에 프록시인 BasicService$$CGLIB를 주입할 수 있다.
  

• 클라이언트가 주입 받은 basicService$$CGLIB는 트랜잭션을 적용하는 프록시이다.

resources > application.properties

logging.level.org.springframework.transaction.interceptor=TRACE

트랜잭션 프록시가 호출하는 트랜잭션의 시작과 종료를 명확하게 로그로 확인할 수 있다.

basicService.tx()호출

• 클라이언트가 basicService.tx()를 호출하면, 프록시의 tx()가 호출된다. 여기서 프록시는 tx() 메서드가 트랜잭션을 사용할 수 있는지 확인해본다. tx() 메서드에는 @transactional 이 붙어있으므로 트랜잭션 적용 대상이다.
• 따라서 트랜잭션을 시작한 다음에 실제 basicService.tx()를 호출한다.
• 그리고 실제 basicService.tx() 의 호출이 끝나서 프록시로 제어가(리턴) 돌아오면 프록시는 트랜잭션 로직을 커밋하거나 롤백해서 트랜잭션을 종료한다.

basicService.nonTx() 호출

• 클라이언트가 basicService.nonTx()를 호출하면 트랜잭션 프록시의 nonTx()가 호출된다. 여기서 nonTx()메서드가 트랜잭션을 사용할 수 있는지 확인해본다. nonTx()에는 @transactional이 없으므로 적용대상이 아니다.
• 따라서 트랜잭션을 시작하지 않고 basicService.nonTx()를 호출하고 종료한다.

TransactionSynchronizationManager.isActualTransactionActive()

• 현재 스레드에 트랜잭션이 적용되어 있는지 확인할 수 있는 기능이다. 결과가 true이면 트랜잭션이 적용되어 있는 것이다. 트랜잭션의 적용 여부를 가장 확실하게 확인할 수 있다.

• 로그를 통해 tx() 호출시에는 tx active=true 를 통해 트랜잭션이 적용된 것을 확인할 수 있다.
• TransactionInterceptor 로그를 통해 트랜잭션 프록시가 트랜잭션을 시작하고 완료한 내용을 확인할 수 있다.
• nonTx() 호출시에는 tx active =false를 통해 트랜잭션이 없는 것을 확인할 수 있다.

트랜잭션 적용 위치

@Transactional 의 적용 위치에 따른 우선순위를 확인해보자.

스프링에서 우선순위는 항상 더 구체적이고 자세한 것이 높은 우선순위를 가진다.

• 메서드 > 클래스
• 인터페이스 < 해당 인터페이스를 구현한 클래스

package hello.springtx.apply;

import jakarta.transaction.Transactional;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.boot.test.context.TestConfiguration;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.transaction.support.TransactionSynchronizationManager;

@SpringBootTest
public class TxLevelTest {
    @Autowired LevelService service;

    @Test
    void orderTest(){
        service.write();
        service.read();
    }
    
    @TestConfiguration
    static class TxLevelTestConfig {
        @Bean
        LevelService levelService() {
            return new LevelService();
        }
    }
    
    @Slf4j
    @Transactional(readOnly = true)
    static class LevelService {
    
        @Transactional(readOnly = false)
        public void write() {
            log.info("call write");
            printTxInfo();
        }

        public void read() {
            log.info("call read");
            printTxInfo();
        }

        private void printTxInfo() {
            boolean txActive = TransactionSynchronizationManager.isActualTransactionActive();
            log.info("tx active = {}", txActive);
            boolean readOnly = TransactionSynchronizationManager.isCurrentTransactionReadOnly();
            log.info("tx readOnly = {}", readOnly);
        }
    }
}

• 스프링의 @transactional 은 두가지 규칙이 있다.

1. 우선 순위 규칙
2. 클래스에 적용하면 메서드는 자동 적용

우선순위

트랜잭션을 사용할 때는 다양한 옵션을 사용할 수 있다. 그런데 어떤 경우에는 옵션을 주고, 어떤 경우에는 옵션을 주지 않으면 어떤 것이 선택될까?

예를 들어서 읽기 전용 트랜잭션 옵션을 사용하는 경우와 아닌 경우를 비교해보자. (읽기 전용 옵션에 대한 자세한 내용은 뒤에서 다룬다. 여기서는 적용 순서에 집중하자.)

• LevelService의 타입에 @Transactional(readOnly = true) 이 붙어있다.
• write() : 해당 메서드에 @Transactional(readOnly = false)이 붙어있다.
  • 이렇게 되면 타입에 있는 @Transactional(readOnly = true) 와 해당 메서드에 있는 @Transactional(readOnly = false) 둘 중 하나를 적용해야 한다.
  • 클래스 보다는 메서드가 더 구체적이므로 메서드에 있는 @Transactional(readOnly = false) 옵션을 사용한 트랜잭션이 적용된다.

클래스에 적용하면 메서드는 자동 적용

• read(): 해당 메서드에 @TransactionaL이 없다. 이 경우 더 상위인 클래스를 확인한다.

  • 클래스에 @transactional(readOnly = true) 이 적용되어 있다. 따라서 트랜잭션이 적용되고
    readOnly = true 옵션을 사용하게 된다.

  참고로 readOnly = false 는 기본 옵션이기 때문에 보통 생략한다. 여기서는 이해를 돕기 위해 기본 옵션울 적어주었다.

  • @Transactional == @Transactional(readOnly=false)와 같다

TransactionSynchronizationManager.isCurrentTransactionReadOnly

• 현재 트랜잭션에 적용된 readOnly 옵션의 값을 반환한다.
  
  다음 결과를 확인할 수 있다.

• write() 에서는 tx readOnly=false : 읽기 쓰기 트랜잭션이 적용되었다. readOnly 가 아니다.

• read() 에서는 tx readOnly=true : 읽기 전용 트랜잭션 옵션인 readOnly 가 적용되었다.

인터페이스에 @transactional 적용

인터페이스에도 @transactional 을 적용할 수 있다. 이 경우 다음 순서로 적용된다. 구체적인 것이 더 높은 우선순위를 가진다고 생각하면 바로 이해가 될 것이다.

1. 클래스의 메서드
2. 클래스의 타입
3. 인터페이스의 메서드
4. 인터페이스의 타입

클래스의 메서드를 찾고 만약 없으면 클래스의 타입을 찾고 만약 없으면 인터페이스의 메서드를 찾고 그래도 없다면 인터페이스의 타입을 찾는다.

그런데 인터페이스에 @transactional 을 사용하는 것은 스프링 공식 메뉴얼에서 권장하진 않는 방법이다. AOP를 적용하는 방식에 따라서 인터페이스에 애노테이션을 두면 AOP 가 적용되지 않는 경우도 있기 때문이다. 가급적 구체 클래스에 @transactional을 사용하자

참고
스프링은 인터페이스에 @transactional을 사용하는 방식을 스프링 5.0에서 많은 부분 개선했다.