[Spring DB] 트랜잭션 매니저

이 글은 인프런 김영한님의 Spring 강의를 바탕으로 개인적인 정리를 위해 작성한 글입니다.

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애플리케이션 아키텍처

프레젠테이션 계층, 서비스 계층, 데이터 접근 계층은 소프트웨어 설계에서 흔히 사용되는 3계층 아키텍처의 핵심 요소이다. 이 아키텍처는 애플리케이션을 구조화하고 관리하기 위해 계층을 분리함으로써, 유지보수성, 확장성 및 재사용성을 향상시킨다.

프레젠테이션 계층

프레젠테이션 계층은 사용자 인터페이스와 관련된 부분이다. 이 계층은 사용자의 입력을 받아들이고, 사용자에게 데이터를 시각적으로 표현한다. 웹 애플리케이션에서는 HTML, CSS, JavaScript 등을 사용하여 구현되며, 사용자의 요청을 서비스 계층으로 전달하고 결과를 사용자에게 돌려준다.

• 프레젠테이션 계층에서 서블릿과 HTTP 같은 웹기술, Spring MVC가 사용됨.

 

서비스 계층

서비스 계층은 비즈니스 로직을 처리하는 부분이다. 이 계층은 프레젠테이션 계층과 데이터 접근 계층 사이에서 중개자 역할을 하며, 비즈니스 규칙을 구현하고 애플리케이션의 핵심 기능을 실행한다. 서비스 계층은 도메인 모델을 조작하고 데이터 접근 계층에 데이터 저장 또는 조회를 요청한다.

이렇게 아키텍처를 3단계로 나눈 이유가 서비스 계층을 특정 기술에 종속적이지 않게 개발하기 위함이다.

서비스 계층이 특정 기술에 종속되지 않기 떄문에 비즈니스 로직을 유지보수 하기도 쉽고, 테스트 하기도 쉽다.

• 서비스 계층에서 가급적 특정 기술에 의존하지 않고, 순수 자바 코드가 사용됨.

 

데이터 접근 계층

데이터 접근 계층은 데이터베이스나 파일 시스템과 같은 데이터 저장소에 대한 접근을 관리한다. 이 계층의 주요 책임은 데이터를 조회하거나 저장하는 것이며, 이를 통해 애플리케이션의 나머지 부분이 구체적인 데이터 저장소 구현으로부터 분리될 수 있도록 한다. 데이터 접근 계층은 SQL 쿼리, ORM 라이브러리 등을 사용하여 데이터베이스와의 상호작용을 추상화한다.

이 3계층 아키텍처는 각 계층이 독립적으로 개발될 수 있게 하며, 한 계층의 변경이 다른 계층에 미치는 영향을 최소화한다. 이러한 구조는 대규모 애플리케이션의 개발 및 관리에 특히 유용하다.

 

트랜잭션 추상화

스프링이 제공하는 트랜잭션 매니저는 크게 2가지 역할을 한다.

• 트랜잭션 추상화
• 리소스 동기화

 

 

서비스는 특정 트랜잭션 기술에 직접 의존하는 것이 아니라, PlatformTransactionManager 라는 추상화된 인터페이스에 의존한다.

원하는 구현체를 DI를 통해서 주입하면 된다. 예를 들어서 JDBC 트랜잭션 기능이 필요하면 JdbcTransactionManager 를 서비스에 주입하고, JPA 트랜잭션 기능으로 변경해야 하면 JpaTransactionManager 를 주입하면 된다. 클라이언트인 서비스는 인터페이스에 의존하고 DI를 사용하면 OCP 원칙을 지킬 수 있다. 이렇게 하면 트랜잭션을 사용하는 서비스 코드를 전혀 변경하지 않고, 트랜잭션 기술을 마음껏 변경할 수 있다.

참고
스프링 5.3부터는 JDBC 트랜잭션을 관리할 때 DataSourceTransactionManager 를 상속받아서 약간의 기능을 확장한 JdbcTransactionManager 를 제공한다. 둘의 기능 차이는 크지 않으므로 같은 것으로 이해하면 된다.

 

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.
  이름이 getTransaction() 인 이유는 기존에 이미 진행중인 트랜잭션이 있는 경우 해당 트랜잭션에 참여할 수 있기 때문이다.
• commit() : 트랜잭션을 커밋한다.
• rollback() : 트랜잭션을 롤백한다.

 

트랜잭션 동기화

스프링이 제공하는 트랜잭션 매니저는 크게 2가지 역할을 한다.

• 트랜잭션 추상화
• 리소스 동기화

 

스프링은 트랜잭션 동기화 매니저를 제공한다. 이것은 쓰레드 로컬( ThreadLocal )을 사용해서 커넥션을 동기화해준다. 트랜잭션 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.  그렇기 때문에 파라미터로 커넥션을 전달하지 않아도 된다.

또한 쓰레드 로컬을 사용하면 각각의 쓰레드마다 별도의 저장소가 부여된다. 따라서 해당 쓰레드만 해당 데이터에 접근 할 수 있다.

 

트랜잭션 매니저가 트랜잭션 동기화 매니저를 사용하는 동작 방식은 간단히 아래와 같다.

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 종료(커밋 또는 롤백)되면 트랜잭션 매니저는 트랜잭션 동기화 매니저에 보관된 커넥션을 통해 트랜잭션을 종료하고, 커넥션도 닫는다.

 

트랜잭션 동기화 사용법

트랜잭션 매니저 의존성 주입

@BeforeEach
void before() {
    DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
    PlatformTransactionManager transactionManager = new DataSourceTransactionManager(dataSource);
    memberRepository = new MemberRepositoryV3(dataSource);
    memberService = new MemberServiceV3_1(transactionManager,memberRepository);
}

new DataSourceTransactionManager(dataSource) : JDBC 기술을 사용한다고 가정하면, JDBC용 트랜잭션 매니저( DataSourceTransactionManager)를 선택해서 서비스에 주입한다. 트랜잭션 매니저는 데이터소스를 통해 커넥션을 생성하므로 DataSource 가 필요하다.

 

서비스 계층

private final PlatformTransactionManager transactionManager;

public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) throws SQLException {
    TransactionStatus status = transactionManager.getTransaction(new DefaultTransactionDefinition()); //트랜잭션 시작
    try {
        bizLogic(fromId, toId, money); //비즈니스 로직
        transactionManager.commit(status); //성공시 커밋
        } catch (Exception e) {
        transactionManager.rollback(status); //실패시 롤백
        throw new IllegalStateException(e);
    }
}

• private final PlatformTransactionManager : transactionManager 트랜잭션 매니저를 주입 받는다.
• transactionManager.getTransaction() : 트랜잭션을 시작한다.
• TransactionStatus : status를 반환한다. 현재 트랜잭션의 상태 정보가 포함되어 있다. 이후 트랜잭션을 커밋, 롤백할 때 필요하다.
• new DefaultTransactionDefinition() 트랜잭션과 관련된 옵션을 지정할 수 있다.
• transactionManager.commit(status) : 트랜잭션이 성공하면 이 로직을 호출해서 커밋하면 된다.
• transactionManager.rollback(status) : 트랜잭션이 실패했을 때 이 로직을 호출해서 롤백하면 된다.

 

데이터 접근 계층

private Connection getConnection() throws SQLException {
    //주의! 트랜잭션 동기화를 사용하려면 DataSourceUtils를 사용해야 한다.
    Connection con = DataSourceUtils.getConnection(dataSource);
    return con;
}

private void close(Connection con, PreparedStatement pstmt, ResultSet rs) { JdbcUtils.closeResultSet(rs);
    JdbcUtils.closeStatement(pstmt);
    //주의! 트랜잭션 동기화를 사용하려면 DataSourceUtils를 사용해야 한다.
    DataSourceUtils.releaseConnection(con, dataSource);
}

DataSourceUtils.getConnection()

DataSourceUtils.getConnection()는 다음과 같이 동작한다.

• 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.

DataSourceUtils.releaseConnection()을 사용하면 커넥션을 바로 닫는 것이 아니다. 트랜잭션을 사용하기 위해 동기화된 커넥션은 커넥션을 닫지 않고 그대로 유지해준다. 트랜잭션 동기화 매니저가 관리하는 커넥션이 없는 경우 해당 커넥션을 닫는다.

 

트랜잭션 매니저 동작 흐름 정리

클라이언트의 요청으로 서비스 로직을 실행한다.

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

 

2. 트랜잭션을 시작하려면 먼저 데이터베이스 커넥션이 필요하다. 트랜잭션 매니저는 내부에서 데이터소스를 사용해서 커넥션을 생성한다.

 

3. 커넥션을 수동 커밋 모드로 변경해서 실제 데이터베이스 트랜잭션을 시작한다.

 

4. 커넥션을 트랜잭션 동기화 매니저에 보관한다.

 

5. 트랜잭션 동기화 매니저는 쓰레드 로컬에 커넥션을 보관한다. 따라서 멀티 쓰레드 환경에 안전하게 커넥션을 보관할 수 있다.

6. 서비스는 비즈니스 로직을 실행하면서 리포지토리의 메서드들을 호출한다. 이때 커넥션을 파라미터로 전달하지 않는다.

 

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 실행한다.

 

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

 

10. 트랜잭션을 종료하려면 동기화된 커넥션이 필요하다. 트랜잭션 동기화 매니저를 통해 동기화된 커넥션을 획득한다.

 

11. 획득한 커넥션을 통해 데이터베이스에 트랜잭션을 커밋하거나 롤백한다.

 

12. 전체 리소스를 정리한다. (이 부분은 자동화가 되므로 신경쓰지 않아도 됨)

• 트랜잭션 동기화 매니저를 정리한다. 쓰레드 로컬은 사용후 꼭 정리해야 한다.
• con.setAutoCommit(true) 로 되돌린다. (커넥션 풀을 고려)
• con.close() 를 호출해셔 커넥션을 종료한다. 커넥션 풀을 사용하는 경우 con.close() 를 호출하면 커넥션 풀에 반환된다.