22.11.20

9. 스프링 트랜잭션 이해

스프링 트랜잭션 소개

스프링 트랜잭션 추상화

각각의 데이터 접근 기술들은 트랜잭션을 처리하는 방식에 차이가 있다. 예를 들어 JDBC 기술과 JPA 기술은 트랜잭션을 사용하는 코드 자체가 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
        //비즈니스 로직
        bizLogic(con, fromId, toId, money);
        con.commit(); //성공시 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
}

 

따라서 JDBC 기술을 사용하다가 JPA 기술로 변경하게 되면 트랜잭션을 사용하는 코드도 모두 함께 변경해야 한다.

 

스프링은 이런 문제를 해결하기 위해 트랜잭션 추상화를 제공한다. 트랜잭션을 사용하는 입장에서는 스프링 트랜잭션 추상화를 통해 둘을 동일한 방식으로 사용할 수 있게 되는 것이다.

스프링은 PlatformTransactionManager 라는 인터페이스를 통해 트랜잭션을 추상화한다.

 

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;
}

 

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

 

 

• 스프링은 트랜잭션을 추상화해서 제공할 뿐만 아니라, 실무에서 주로 사용하는 데이터 접근 기술에 대한 트랜잭션 매니저의 구현체도 제공한다. 우리는 필요한 구현체를 스프링 빈으로 등록하고 주입 받아서 사용하기만 하면 된다.
• 스프링 부트는 어떤 데이터 접근 기술을 사용하는지를 자동으로 인식해서 적절한 트랜잭션 매니저를 선택해서 스프링 빈으로 등록해주기 때문에 트랜잭션 매니저를 선택하고 등록하는 과정도 생략할 수 있다. 예를 들어서 JdbcTemplate , MyBatis 를 사용하면 DataSourceTransactionManager(JdbcTransactionManager) 를 스프링 빈으로 등록하고, JPA를 사용하면 JpaTransactionManager 를 스프링 빈으로 등록해준다. 
• 따라서 직접 인터페이스를 구현할 일도, 직접 구현체를 스프링 빈으로 등록할 일도 거의 없다.

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.

스프링 트랜잭션 사용 방식

PlatformTransactionManager 를 사용하는 방법은 크게 2가지가 있다.

 

선언적 트랜잭션 관리(Declarative Transaction Management)

• @Transactional 애노테이션만 선언해서 매우 편리하게 트랜잭션을 적용하는 것을 선언적 트랜잭션 관리라 한다.
• 선언적 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)

• 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 IllegalStateException(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 IllegalStateException(e);
        }
    }
}

 

트랜잭션 프록시 적용 후 서비스 코드 예시

@Transactional
public class Service {
    public void logic() {
        //트랜잭션 관련 코드 제거, 순수 비즈니스 로직만 남음
        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 비즈니즈 로직만 남길 수 있다.

트랜잭션 도입 후 전체 과정

 

• 트랜잭션은 커넥션에 con.setAutocommit(false) 를 지정하면서 시작한다.
• 같은 트랜잭션을 유지하려면 같은 데이터베이스 커넥션을 사용해야 한다. 이것을 위해 스프링 내부에서는 트랜잭션 동기화 매니저가 사용된다. 한 트랜잭션 내에서는 트랜잭션 동기화 매니저에서 같은 커넥션을 받아 사용한다.
• 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 AOP 를 처리하기 위한 모든 기능을 제공한다.
• 스프링 부트를 사용하면 트랜잭션 AOP를 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

• Package name: hello.springtx
• Packaging: Jar
• Java: 11
• Dependencies: Spring Data JPA, H2 Database, Lombok

트랜잭션 적용 확인

@Transactional 을 통해 선언적 트랜잭션 방식을 사용하면 단순히 애노테이션 하나로 트랜잭션을 적용할 수 있다.

그런데 이 기능은 트랜잭션 관련 코드가 눈에 보이지 않고, AOP를 기반으로 동작하기 때문에, 실제 트랜잭션이 적용되고 있는지 아닌지를 확인하기가 어렵다.

 

스프링 트랜잭션이 실제 적용되고 있는지 확인하는 방법을 알아보자.

TxApplyBasicTest

@Slf4j
@SpringBootTest
public class TxApplyBasicTest {

    @Autowired BasicService basicService;

    @Test
    void proxyCheck(){
        log.info("aop class={}", basicService.getClass());
        assertThat(AopUtils.isAopProxy(basicService)).isTrue();
    }

    @Test
    void txTest(){
        basicService.tx();
        basicService.nonTx();
    }

    @TestConfiguration
    static class TxApplyBasigConfig {

        @Bean
        public BasicService basicService(){
            return new BasicService();
        }
    }

    static class BasicService {

        @Transactional
        public void tx(){
            log.info("call tx");
            //트랜잭션 동기화 매니저
            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.
• @Transactional 을 메서드나 클래스에 붙이면 해당 객체는 트랜잭션 AOP 적용의 대상이 되고, 결과적으로 실제 객체 대신에 트랜잭션을 처리해주는 프록시 객체가 스프링 빈에 등록된다. 그리고 주입을 받을 때도 실제 객체 대신에 프록시 객체가 주입된다.
• 클래스 이름을 출력해보면 basicService$$EnhancerBySpringCGLIB... 라고 프록시 클래스의 이름이 출력되는 것을 확인할 수 있다.

스프링 컨테이너에 트랜잭션 프록시 등록

 

• @Transactional 애노테이션이 특정 클래스나 메서드에 하나라도 있으면 있으면 트랜잭션 AOP는 프록시를 만들어서 스프링 컨테이너에 등록한다. 그리고 실제 basicService 객체 대신에 프록시인 basicService$$CGLIB 를 스프링 빈에 등록한다. 그리고 프록시는 내부에 실제 basicService 를 참조하게 된다. 여기서 핵심은 실제 객체 대신에 프록시가 스프링 컨테이너에 등록되었다는 점이다.
• 클라이언트인 txBasicTest 는 스프링 컨테이너에 @Autowired BasicService basicService 로 의존관계 주입을 요청한다. 스프링 컨테이너에는 실제 객체 대신에 프록시가 스프링 빈으로 등록되어 있기 때문에 프록시를 주입한다.
• 프록시는 BasicService 를 상속해서 만들어지기 때문에 다형성을 활용할 수 있다. 따라서 BasicService 대신에 프록시인 BasicService$$CGLIB 를 주입할 수 있다.

트랜잭션 프록시 동작 방식

 

클라이언트가 주입 받은 basicService$$CGLIB 는 트랜잭션을 적용하는 프록시이다.

 

txTest() 실행

로그 추가 - application.properties

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

이 로그를 추가하면 트랜잭션 프록시가 호출하는 트랜잭션의 시작과 종료를 명확하게 로그로 확인할 수 있다. (by TransactionInterceptor)

 

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 @Transactional 이 없으므로 적용 대상이 아니다. 따라서 트랜잭션을 시작하지 않고, basicService.nonTx() 를 호출하고 종료한다.

TransactionSynchronizationManager.isActualTransactionActive()

현재 쓰레드에 트랜잭션이 적용되어 있는지 확인할 수 있는 기능이다.

결과가 true 면 트랜잭션이 적용되어 있는 것이다. 트랜잭션의 적용 여부를 가장 확실하게 확인할 수 있다.

 

참고: 프록시는 클래스 단위로 생성되고, 메서드가 실행될 때마다 실제로 AOP 로직을 실행할지 확인한다. 

 

실행 결과

#tx() 호출
TransactionInterceptor : Getting transaction for [..BasicService.tx]
y.TxBasicTest$BasicService : call tx
y.TxBasicTest$BasicService : tx active=true
TransactionInterceptor : Completing transaction for [..BasicService.tx]

#nonTx() 호출
y.TxBasicTest$BasicService : call nonTx
y.TxBasicTest$BasicService : tx active=false