트랜잭션

트랜잭션

이름 그대로 번역하면 거래 -> 데이터베이스에서 트랜잭션은 하나의 거래를 안전하게 처리하도록 보장해주는 것이다.

예를 들어 A가 B에게 5000원을 송금하면 A의 계좌에서 5000원이 빠지고, B의 계좌에 5000원이 추가되어야 한다. 이 두가지 작업 모두가 성공적으로 이루어져야 문제가 없다.

데이터베이스에서도 모든 작업이 정상적으로 성공하여 반영되는 것을 '커밋(Commit)'이라 하고 하나라도 실패해서 거래 이전으로 돌리는 것을 '롤백(Rollback)'이라 한다.

트랜잭션 ACID

• Atomicity(원자성) : 트랜잭션 내에서 실행한 작업들은 마치 하나의 작업인 것처럼 모두 성공하거나 실패해야 한다.
• 일관성(Consistency) : 모든 트랜잭션은 일관성있는 데이터 베이스 상태를 유지해야 한다. 예를 들어 데이터 베이스에서 정한 무결성 제약 조건을 항상 만족해야 한다.
• 격리성(Isolation) : 동시에 실행되는 트랜잭션들이 서로에게 영향을 미치지 않도록 격리한다. 동시에 같은 데이터를 수정하지 못하도록 해야한다. 트랜잭션 격리 수준을 선택할 수 있다.
• 지속성(Durability) : 트랜잭션을 성공적으로 끝내면 그 결과가 항상 기록되어야 한다. 중간에 문제가 발생해도 성공한 트랜잭션 내용을 복구해야 한다.

격리성을 완벽히 보장하려면 트랜잭션을 순서대로 실행해야 하는데 그러면 동시 처리 성능이 매우 나빠진다. 그래서 트랜잭션의 격리 수준을 4단계로 나눈 것이다. (READ UNCOMMITED, READ COMMITED, REPEATABLE READ, SERIALIZABLE의 4단계로 보통은 READ COMMITED를 사용한다.)

 

데이터베이스 연결 구조와 DB 세션

• 사용자는 웹 애플리케이션 서버(WAS)나 DB 접근 툴(스프링 부트, H2 Console) 같은 클라이언트를 사용해서 데이터베이스 서버에 접근할 수 있다. 클라이언트는 데이터베이스 서버에 연결을 요청하고 커넥션을 맺게 된다. 이 때, 데이터베이스 서버는 내부에 세션이라는 것을 만든다. 그리고 앞으로 이 커넥션을  통한 모든 요청은 세션을 통해 실행된다.
• 개발자가 클라이언트를 통해 SQL을 전달하면 현재 커넥션에 연결된 세션이 SQL을 실행한다.
• 세션은 트랜잭션을 시작하고, 커밋 또는 롤백을 통해 트랜잭션을 종료한다. 
• 사용자가 커넥션을 닫거나, DBA(DB 관리자)가 세션을 강제로 종료하면 세션은 종료된다.
• 커넥션 풀이 10개의 커넥션을 생성하면, 세션도 10개 만들어진다. 

자동커밋, 수동 커밋

자동 커밋: 각각의 쿼리 실행 직후에 자동으로 커밋을 호출한다. 따라서 커밋이나 롤백을 직접 호출하지 않아도 되는 편리함이 있다. 하지만 자동으로 되는 것이라 원하는 트랜잭션 기능을 제대로 사용할 수 없다.

set autocommit true; //자동 커밋 모드 설정
insert into member(member_id, money) values ('data1',10000); //자동 커밋
insert into member(member_id, money) values ('data2',10000); //자동 커밋

 

수동 커밋: 수동 커밋 모드로 설정하는 것을 트랜잭션을 시작한다라고 할 수 있다.

set autocommit false; //수동 커밋 모드 설정
insert into member(member_id, money) values ('data3',10000);
insert into member(member_id, money) values ('data4',10000);
commit; //수동 커밋

이후에 commit이나 rollback을 반드시 호출해야 한다.

수동 커밋이나 자동 커밋 모드는 한번 설정하면 해당 세션에서는 계속 유지되고, 중간에 변경할 수 있다.

 

수동 커밋 모드에서 만약 세션 1에서 변경을 하고 아직 커밋을 안했다면, 세션 1에서는 임시로 저장되어 그것을 select문으로 확인할 수 있지만, 다른 세션에서는 커밋 전에는 확인할 수 없다. 커밋을 해야 모든 세션에서 데이터를 조회할 수 있다.

 

DB 락

세션1이 트랜잭션을 시작하고 데이터를 수정하는 동안 커밋을 수행하지 않았는데 세션2도 동일한 데이터를 수정하게 되면 문제가 발생한다. 이런 문제를 막기위해 세션1이 트랜잭션을 시작하고 데이터를 수정하는 동안에는 커밋이나 롤백 전까지 다른 세션에서 해당 데이터를 수정할 수 없게 막아야 한다.

 

일반적인 조회에서는 락을 사용하지 않는다. 조회 시점에 락이 필요한 경우는 트랜잭션 종료 시점까지 해당 데이터를 다른 곳에서 변경하지 못하도록 강제로 막아야 할 때이다. 이럴 땐 'select for update' 구문을 사용하면 된다.

 

//세션 1
set autocommit false;
select * from member where member_id='memberA' for update;

//세션 2
set autocommit false;
update member set money=500 where member_id = 'memberA';

이때 세션1이 락을 가져가서 세션2는 세션1이 커밋이나 롤백을 하기 전까진 값을 바꿀 수 없게된다.

 

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적용

트랜잭션은 비즈니스 로직이 있는 서비스 계층에서 시작해야 한다. 비즈니스 로직이 잘못되면 해당 비즈니스 로직으로 인해 문제가 되는 부분을 함께 롤백해야 하기 때문이다.

그런데 트랜잭션을 사용하려면 커넥션이 필요하다. 그래서 서비스 계층에서 커넥션을 만들고, 트랜잭션 커밋 이후에 커넥션을 종료해야 한다. 애플리케이션에서 DB 트랜잭션을 사용하려면 트랜잭션을 사용하는 동안 같은 커넥션을 유지해야 한다. 그래야 같은 세션을 사용할 수 있다.

 

같은 커넥션을 유지하려면 가장 단순한 방법은 커넥션을 파라미터로 전달하는 것이다.

@Slf4j
@RequiredArgsConstructor
public class MemberServiceV2 {

    private final DataSource dataSource;
    private final MemberRepositoryV2 memberRepository;

    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);
        }
    }

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

        memberRepository.update(con, fromId, fromMember.getMoney() - money);
        validation(toMember); //auto commit이라 memberA의 돈은 빠지고 memberB의 돈은 늘어나지 않음
        memberRepository.update(con, toId, toMember.getMoney() + money);
    }

    private static void release(Connection con) {
        if(con != null) {
            try {
                con.setAutoCommit(true); //커넥션 풀 고려해서 다시 auto commit 모드로. 커넥션이 종료되는 것이 아니라 반환하는 거라 하지 않으면 계속 수동 모드임
                con.close();
            } catch (Exception e) {
                log.info("error", e); //exception log는 {}을 사용하지 않음
            }
        }
    }

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

memberRepository에서도 update와 findById함수에 con 파라미터를 추가하였다.

/**
 * 트랜잭션 - 커넥션 파라미터 전달 방식 동기화
 */
class MemberServiceV2Test {

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

    private MemberRepositoryV2 memberRepository;
    private MemberServiceV2 memberService;

    @BeforeEach
    void before() {
        DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
        memberRepository = new MemberRepositoryV2(dataSource);
        memberService = new MemberServiceV2(dataSource, memberRepository);
    }

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

    @Test
    @DisplayName("정상 이체")
    void accountTransfer() throws SQLException {
        //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() throws SQLException {
        //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);
    }
}

 

하지만 비즈니스 로직코드보다 트랜잭션을 처리하는 코드가 더 길다. 스프링을 사용해서 이런 문제들을 해결할 수 있다고 한다!!