3. 트랜잭션 이해

#Spring/DB

정리

트랜잭션 - 개념 이해

파일이 아닌 데이터베이스에 데이터를 저장하는 이유 트랜잭션
하나의 거래를 안전하게 처리하도록 보장
커밋(Commit): 모든 작업이 성공해서 데이터베이스에 정상 반영하는 것
롤백(Rollback): 작업 중 하나라도 실패해서 거래 이전으로 되돌리는 것

트랜잭션 ACID

트랜잭션은 원자성(Atomicity), 일관성(Consistency), 격리성(Isolation), 지속성(Durability)을 보장해야 함
- 원자성: 트랜잭션 내에서 실행한 작업들은 마치 하나의 작업인 것처럼 모두 성공하거나 모두 실패해야 한다.
- 일관성: 모든 트랜잭션은 일관성 있는 데이터베이스 상태를 유지해야 한다. 예를 들어 데이터베이스에서 정한 무결성 제약 조건을 항상 만족해야 한다.
- 격리성: 동시에 실행되는 트랜잭션들이 서로에게 영향을 미치지 않도록 격리한다. 예를 들어 동시에 같은 데이터를 수정하지 못하도록 해야 한다. 격리성은 동시성과 관련된 성능 이슈로 인해 트랜잭션 격리 수준(Isolation level)을 선택할 수 있다.
- 지속성: 트랜잭션을 성공적으로 끝내면 그 결과가 항상 기록되어야 한다. 중간에 시스템에 문제가 발생해도 데이터베이스 로그 등을 사용해서 성공한 트랜잭션 내용을 복구해야 한다.
트랜잭션은 원자성, 일관성, 지속성을 보장
트랜잭션 간에 격리성을 완벽히 보장하려면 트랜잭션을 거의 순서대로 실행해함 성능이 나빠짐 격리 수준을 나눔

트랜잭션 격리 수준 - Isolation level

READ UNCOMMITED (커밋되지 않은 읽기)
READ COMMITTED (커밋된 읽기)
REPEATABLE READ (반복 가능한 읽기)
SERIALIZABLE (직렬화 가능)

단계가 높아질 수록 속도가 느려짐. 일반적으로 2, 3번 사용.
이 강의는 READ COMMITTED 기준으로 설명

데이터베이스 연결 구조와 DB 세션

WAS 등을 통해 DB와 연결을 맺으면 DB에 세션이 만들어지고, 커넥션의 요청은 세션을 통해 실행됨
- 세션이 SQL을 실행한다.
- 세션은 트랜잭션을 시작하고, 커밋 또는 롤백을 통해 트랜잭션을 종료
사용자가 커넥션을 닫거나, 또는 DBA(DB 관리자)가 세션을 강제로 종료하면 세션은 종료됨
커넥션 풀이 10개의 커넥션을 생성하면, 세션도 10개 만들어진다.

트랜잭션 사용법 - 데이터 추가 트랜잭션

커밋을 호출하기 전까지는 임시로 데이터를 저장하는 것이다. 따라서 해당 트랜잭션을 시작한 세션(사용자)에게만 변경 데이터가 보이고 다른 세션(사용자)에게는 변경 데이터가 보이지 않는다.
만약 커밋하지 않은 데이터를 다른 곳에서 조회할 수 있다면 어떤 문제가 발생? (READ UNCOMITTED)
- 조회 후 로직 수행하고 있는데 다른 세션에서 롤백해버리면 데이터 정합성에 큰 문제가 발생

트랜잭션 - DB 예제2 - 자동 커밋, 수동 커밋

자동 커밋: 각각의 쿼리 실행 직후에 자동으로 커밋을 호출. 트랜잭션이 가져다주는 기능 사용할 수 없음.
- 커밋, 롤백 이런 거 쓰려면 수동 커밋 사용해야 함.
- 자동 커밋 설정: set autocommit true
- 수동 커밋 설정: set autocommit false
- 보통 자동 커밋 모드가 기본으로 설정된 경우가 많기 때문에, 수동 커밋 모드로 설정하는 것을 트랜잭션을 시작한다고 표현할 수 있다.
- 한 번 설정하면 세션 중에 유지되고, 중간에 변경하는 것도 가능함.

트랜잭션 - DB 예제3 - 트랜잭션 실습: 단순 데이터 추가 예제

커밋을 하든 롤백을 하든 문제 발생 X

트랜잭션 - DB 예제4 - 계좌이체

계좌이체 정상 상황
- 세션 1에서 memberA 2000원 빼고, memberB 2000원 더한 뒤 커밋하면 성공
계좌이체 문제 상황 - 커밋
- SQL에 문제가 있어 memberA의 돈을 2000원 줄이는 것에는 성공했지만, memberB의 돈을 2000원 증가시키는 것에 실패한다.
- 이 때 강제로 커밋하면 memberA의 돈만 줄어드는 문제가 발생한다.
계좌이체 문제 상황 - 롤백
- 중간에 문제가 발생했을 때 롤백을 호출해서 트랜잭션 시작 시점으로 데이터를 원복해야한다.
정리
- 원자성: 작업은 모두 성공하거나 실패해야 한다. 트랜잭션 덕분에 가능함을 확인했다.
- 오토 커밋: 오토 커밋 모드에서 계좌이체 중간에 실패하면 memberA의 돈만 줄어드는 문제가 발생한다.
- 수동 커밋을 통해 커밋, 롤백할 수 있도록 하자.

DB 락 - 개념 이해

세션 1이 데이터 수정하는 동안 세션2가 데이터 동시에 수정하면 여러 문제가 발생한다. 대표적으로 원자성이 깨진다.
세션 1이 심지어 롤백까지 해버리면 세션 2는 잘못된 데이터를 수정하는 작업을 하게 된다.
세션이 트랜잭션을 시작하고 데이터를 수정하는 동안에는 커밋이나 롤백 전까지 다른 세션에서 해당 데이터를 수정할 수 없게 막자.

DB 락 - 변경

수동 커밋으로 설정
SET LOCK_TIMEOUT 60000 락 획득 시간 설정.
- 시간 지나면 락 타임아웃 오류가 발생
세션 1이 락 획득
세션 2는 락 획득 대기
세션 1이 커밋 후 락 반납
세션 2는 락 획득
세션 2가 커밋 후 락 반납

DB 락 - 조회

일반적인 조회는 락을 사용하지 않는다

데이터베이스마다 다르지만, 보통 데이터를 조회할 때는 락을 획득하지 않고 바로 데이터를 조회할 수 있다.

조회와 락

데이터를 조회할 때도 락을 획득하고 싶을 때는 select for update 구문을 사용.
- 조회 시점에 락을 가져가버리기 때문에 다른 세션에서 해당 데이터를 변경

조회 시점에 락이 필요한 경우는 언제일까?

트랜잭션 종료 시점까지 해당 데이터를 다른 곳에서 변경하지 못하도록 강제로 막아야 할 때 사용
- 정산 로직과 같이 조회한 정보를 바탕으로 로직을 수행하는 경우
select for update 구문을 사용하면 조회를 하면서 동시에 선택한 로우의 락도 획득한다.

트랜잭션 - 적용1

@RequiredArgsConstructor
public class MemberServiceV1 {
    private final MemberRepositoryV1 memberRepository;

    public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) throws SQLException {
        Member fromMember = memberRepository.findById(fromId);
        Member toMember = memberRepository.findById(toId);
        memberRepository.update(fromId, fromMember.getMoney() - money);
        validation(toMember);
        memberRepository.update(toId, toMember.getMoney() + money);
    }

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

fromId의 회원을 조회해서 toId의 회원에게 money만큼의 돈을 계좌이체하는 로직
- 트랜잭션 없이 로직을 작성한 예제
memberA memberEx로 2000원 계좌이체 한다.
- memberA의 금액이 2000원 감소한다.
- memberEx 의 금액을 업데이트 하기 전에 예외가 발생한다
- 계좌이체는 실패한다. memberA의 돈만 2000원 줄어든다.

트랜잭션 - 적용2

DB 트랜잭션을 사용해서 앞서 발생한 문제점을 해결해보자.

비즈니스 로직과 트랜잭션

트랜잭션은 비즈니스 로직이 있는 서비스 계층에서 시작해야 한다.
- 비즈니스 로직으로 인해 문제가 되는 부분을 함께 롤백해야 하기 때문
트랜잭션을 시작하려면 커넥션이 필요하다. 결국 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.

커넥션과 세션

애플리케이션에서 같은 커넥션을 유지하려면
- 파라미터로 같은 커넥션을 넘겨줘야 한다.
- 커넥션 유지가 필요한 메서드는 리포지토리에서 커넥션을 닫으면 안 된다.
- 서비스 로직이 끝날 때 트랜잭션을 종료하고 닫아야 한다.

Connection con = dataSource.getConnection(); 로 커넥션 획득
con.setAutoCommit(false); //트랜잭션 시작
bizLogic(con, fromId, toId, money);
- 트랜잭션 관리 로직과 실제 비즈니스 로직을 구분해주자.
con.commit(); //성공시 커밋
con.rollback(); //실패시 롤백
release(con);
- 커넥션을 모두 사용하고 나면 안전하게 종료한다.
- 실제로는 커넥션이 종료되는게 아니라 커넥션 풀에 반납되기 때문에, 기본 값인 자동 커밋 모드로 변경해주자.

결과: 계좌이체 실패 시 트랜잭션 덕분에 데이터를 정상적으로 초기화하였다.

남은 문제

애플리케이션에서 DB 트랜잭션을 적용하려면 서비스 계층이 매우 지저분해지고, 생각보다 매우 복잡한 코드를 요구한다.

커넥션 유지 등

참고) 스프링 DB 1편 - 데이터 접근 핵심 원리 강의 | 김영한 - 인프런