Transactional

트랜잭션이란?

트랜잭션은 작업의 완전성을 보장해준다. 논리적인 작업 셋을 모두 완벽하게 처리하거나, 처리하지 못할 경우 원 상태로 복구하여 작업의 일부만 적용되는 현상(Partial update)을 막아준다.

또한 트랜잭션은 하나의 논리적인 작업 셋에 쿼리 개수에 관계없이 논리적인 작업 셋 자체가 전부 적용(COMMIT)되거나 아무것도 적용되지 않는 것(ROLLBACK)을 보장해주는 것이다. 결국 트랜잭션은 여러 개의 변경 작업을 수행하는 쿼리가 조합됐을 때만 의미 있는 개념은 아니다.

트랜잭션의 자세한 내용은 트랜잭션 (opens new window)에 정리 해두었다.

아래는 트랜잭션에 대한 이해를 돕기 위해 간단한 시나리오를 준비했다.

치킨 주문 시나리오

• 손님이 치킨을 주문한다. 후라이드 치킨 한 마리의 가격은 20000원이다.
• 주문과 동시에 손님의 잔고는 20000원이 감소한다.
• 치킨집 사장님은 잔고가 20000원이 증가한다.
• 주문이 완료되면 조리가 시작된다.

위 과정은 하나의 논리적인 작업 셋으로 이루어져 있다. 이 작업이 모두 성공하여 데이터베이스에 정상적으로 반영되어야만 20000원을 지불한 뒤 따끈한 치킨을 맛볼 수 있다.

만약 모종의 이유로 치킨집 사장님의 잔고가 채워지지 않는다면 이미 지불된 손님의 잔고를 원상태로 돌려야 할 것이다. 이렇게 작업 중 하나라도 실패하게 되는 경우 거래 이전으로 되돌리기 위해 rollback을 진행해야 한다.

어디에 트랜잭션을 적용해야 할까?

앞서 언급한 것 처럼 트랜잭션은 논리적인 작업 셋을 기준으로 적용된다. 이러한 작업 셋은 대부분 애플리케이션의 중요 로직이 담긴 서비스 계층에서 이루어진다. 이러한 비즈니스 로직 중 일부가 잘못되면 문제가 되는 부분과 함께 rollback 되어야 한다.

트랜잭션 시작을 위해서는 데이터베이스 연결을 위한 커넥션이 필요하다. 서비스 계층에서 트랜잭션을 적용하기 위해 커넥션을 만들고 COMMIT 혹은 ROLLBACK하는 과정이 필요하다.

트랜잭션 적용하기

아래는 위 시나리오를 기반으로 서비스 계층에서 다양한 방식으로 트랜잭션 처리를 작성한 예시이다. 예시 작성을 위한 개발 환경은 아래와 같다.

• Java 11
• Spring Boot 2.7.3
• Spring JDBC
• H2 Database

모든 예시는 github repository (opens new window)에서 확인할 수 있다.

아래는 예시 작성을 위한 테이블 구조이다.

drop table if exists member CASCADE;
drop table if exists order_detail CASCADE;

create table member
(
    id    bigint generated by default as identity,
    money integer not null,
    primary key (id)
);

create table order_detail
(
    id            bigint generated by default as identity,
    product_name  varchar(255) not null,
    product_price integer      not null,
    customer_id   bigint       not null,
    owner_id      bigint       not null,
    primary key (id)
);

alter table order_detail
    add constraint FK30tg6hosx2u0852u9wo8ocmfg
        foreign key (customer_id)
            references member;

alter table order_detail
    add constraint FKokxrof4wf328mj2p02odclhh9
        foreign key (owner_id)
            references member;

먼저 손님과 사장을 표현하기 위한 Member 객체이다. 잔고의 돈을 관리하기 위한 행위를 가지고 있다.

public class Member {

    private Long id;
    private Integer money;

    public Member(final Long id, final Member member) {
        this(id, member.getMoney());
    }

    public Member(final Integer money) {
        this(null, money);
    }

    public Member(final Long id, final Integer money) {
        this.id = id;
        this.money = money;
    }

    public void plusMoney(final Integer price) {
        this.money += price;
    }

    public void minusMoney(final Integer price) {
        this.money -= price;
    }

    public Long getId() {
        return id;
    }

    public Integer getMoney() {
        return money;
    }
}

다음은 주문 정보를 관리하기 위한 OrderDetail이다. 상품의 이름과 가격, 구매자와 판매자에 대한 정보를 가지고 있다. 각각의 구매자와 판매자의 잔고가 반영되면 주문 정보가 데이터베이스에 추가될 것이다.

public class OrderDetail {

    private Long id;
    private String productName;
    private Integer productPrice;
    private Long customerId;
    private Long ownerId;

    public OrderDetail(final Long id, final OrderDetail orderDetail) {
        this(id, orderDetail.getProductName(), orderDetail.getProductPrice(), orderDetail.getCustomerId(),
                orderDetail.getOwnerId());
    }

    public OrderDetail(final String productName, final Integer productPrice, final Long customerId,
                       final Long ownerId) {
        this(null, productName, productPrice, customerId, ownerId);
    }

    public OrderDetail(final Long id, final String productName, final Integer productPrice, final Long customerId,
                       final Long ownerId) {
        this.id = id;
        this.productName = productName;
        this.productPrice = productPrice;
        this.customerId = customerId;
        this.ownerId = ownerId;
    }

    public Long getId() {
        return id;
    }

    public String getProductName() {
        return productName;
    }

    public Integer getProductPrice() {
        return productPrice;
    }

    public Long getCustomerId() {
        return customerId;
    }

    public Long getOwnerId() {
        return ownerId;
    }
}

프로그래밍 방식 트랜잭션 관리

앞서 작성한 객체를 기반으로 서비스 계층에 주문을 위한 로직을 추가한다.

@Service
public class BasicOrderService {

    private final DataSource dataSource;
    private final MemberRepository memberRepository;
    private final OrderDetailRepository orderDetailRepository;

    public BasicOrderService(final DataSource dataSource, final MemberRepository memberRepository,
                             final OrderDetailRepository orderDetailRepository) {
        this.dataSource = dataSource;
        this.memberRepository = memberRepository;
        this.orderDetailRepository = orderDetailRepository;
    }

    public void order(final OrderRequest request) throws SQLException {
        Connection connection = dataSource.getConnection(); // 1
        try {
            connection.setAutoCommit(false); // 2

            Member customer = memberRepository.findById(request.getCustomerId());
            Member owner = memberRepository.findById(request.getOwnerId());

            customer.minusMoney(request.getProductPrice()); // 3
            owner.plusMoney(request.getProductPrice()); // 4

            memberRepository.update(customer); // 5
            memberRepository.update(owner); // 6

            OrderDetail orderDetail =
                    new OrderDetail(request.getProductName(), request.getProductPrice(), customer.getId(), owner.getId());

            orderDetailRepository.save(orderDetail); // 7

            connection.commit(); // 8
        } catch (Exception e) {
            connection.rollback(); // 9
            throw new IllegalStateException(e);
        } finally {
            connection.close();
        }
    }
}

• 1: 먼저 dataSource에서 데이터베이스 접근을 위한 커넥션을 가져온다.
• 2: 해당 커넥션의 자동 커밋에 대한 기본 설정은 true이다. 트랜잭션 처리를 위해 자동 커밋을 해제한다.
• 3, 4: 손님의 잔고를 감소시킨다. 사장님의 잔고는 증가시킨다.
• 5, 6: 변경된 손님과 사장님의 잔고를 반영한다. 아직 커밋 되지 않았기 때문에 데이터베이스에는 반영되지 않은 상태이다.
• 7: 주문 정보를 저장한다.
• 8: 트랜잭션을 커밋한다.
• 9: 트랜잭션 처리 중 예외가 발생하면 롤백한다.

아래는 주문 로직 점검을 위한 테스트 코드이다.

@SpringBootTest
class BasicOrderServiceTest {

    @Autowired
    private MemberRepository memberRepository;

    @Autowired
    private BasicOrderService basicOrderService;

    @DisplayName("치킨을 주문한다.")
    @Test
    void 치킨을_주문한다() throws SQLException {
        // given
        Member customer = memberRepository.save(new Member(50_000));
        Member owner = memberRepository.save(new Member(100_000));

        OrderRequest request = new OrderRequest("후라이드 치킨", 20000, customer.getId(), owner.getId());

        // when
        basicOrderService.order(request);

        // then
        Member foundCustomer = memberRepository.findById(customer.getId());
        Member foundOwner = memberRepository.findById(owner.getId());

        assertAll(() -> {
            assertThat(foundCustomer.getMoney()).isEqualTo(30_000);
            assertThat(foundOwner.getMoney()).isEqualTo(120_000);
        });
    }

    @DisplayName("치킨을 주문 시 문제가 발생하면 rollback한다.")
    @Test
    void 치킨을_주문_시_문제가_발생하면_rollback한다() {
        // given
        Member customer = memberRepository.save(new Member(50_000));
        Member owner = memberRepository.save(new Member(100_000));

        OrderRequest request = new OrderRequest("후라이드 치킨", 20000, null, owner.getId());

        // when
        // customerId not null 제약 조건으로 예외 발생
        assertThatThrownBy(() -> basicOrderService.order(request))
                .isInstanceOf(IllegalStateException.class);

        // then
        Member foundCustomer = memberRepository.findById(customer.getId());
        Member foundOwner = memberRepository.findById(owner.getId());

        assertAll(() -> {
            assertThat(foundCustomer.getMoney()).isEqualTo(50_000);
            assertThat(foundOwner.getMoney()).isEqualTo(100_000);
        });
    }
}

의도한 대로 잘 동작하는 것을 확인할 수 있다.

하지만 위 코드에는 많은 문제점을 가지고 있다.

• 매번 커넥션을 얻기 위한 중복 코드가 많아진다.
• 서비스 계층은 애플리케이션의 핵심 비즈니스 로직을 담당한다. 데이터베이스의 트랜잭션을 위해 커넥션을 획득하고 try, catch하는 등의 부가적인 코드는 관심사가 아니다.
• SQLException과 같이 특정 기술(JDBC)에 종속적인 코드가 서비스 계층에 들어간다. 추후 JPA로 변경된다면 JDBC에 의존하는 개념들을 직접 접근하여 변경해야 한다.

선언적 트랜잭션 관리

트랜잭션은 보통 아래와 같은 순서로 진행된다.

• 트랜잭션 시작
• 비즈니스 로직 수행
• 커밋 혹은 롤백 이후 트랜잭션 종료

Spring은 @Transactional을 통해 트랜잭션 시작과 트랜잭션 종료에 대한 로직을 클래스 밖으로 분리하도록 지원한다. 빈 생성 시 @Transactional의 유무를 확인한 뒤 프록시 객체를 빈으로 등록한다. 자세한 내용은 [10분 테코톡] 후니의 스프링 트랜잭션 (opens new window)에서 확인할 수 있다. 결국 @Transactional 애노테이션을 사용하면 아래와 같이 핵심 비즈니스 로직만 코드에 남길 수 있다.

@Service
public class DeclarativeOrderService {

    private final MemberRepository memberRepository;
    private final OrderDetailRepository orderDetailRepository;

    public DeclarativeOrderService(final MemberRepository memberRepository,
                                   final OrderDetailRepository orderDetailRepository) {
        this.memberRepository = memberRepository;
        this.orderDetailRepository = orderDetailRepository;
    }

    @Transactional
    public void order(final OrderRequest request) {
        Member customer = memberRepository.findById(request.getCustomerId());
        Member owner = memberRepository.findById(request.getOwnerId());

        customer.minusMoney(request.getProductPrice());
        owner.plusMoney(request.getProductPrice());

        memberRepository.update(customer);
        memberRepository.update(owner);

        OrderDetail orderDetail =
                new OrderDetail(request.getProductName(), request.getProductPrice(), customer.getId(), owner.getId());

        orderDetailRepository.save(orderDetail);
    }
}

앞서 작성한 테스트도 동일하게 통과하는 것을 확인할 수 있다.

정리

Spring이 제공하는 선언적 트랜잭션 관리를 통해 서비스 계층에 트랜잭션 관련 코드와 특정 기술에 대한 의존성을 제거할 수 있게 되었다. 이제 데이터베이스에 대한 접근 기술이 변경되어도 적절히 추상화된 트랜잭션을 통해 논리적인 작업 셋의 데이터 완전성을 지킬 수 있게 된다. 우리는 데이터베이스의 커넥션을 획득하고 COMMIT, ROLLBACK 등 부가적인 코드에 집중하기 보다 비즈니스 로직에 집중할 수 있는 환경이 마련 되었다.

References.

백은빈, 이성욱, 『Real MySQL 8.0』, 위키북스(2021), p155.
[10분 테코톡] 후니의 스프링 트랜잭션 (opens new window)

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