[Spring] 스프링 DB 1편 04

김영한님의 스프링 DB 1편 을 공부하여 정리한 글입니다.

지금까지의 문제점들

애플리케이션 구조

프레젠테이션 계층

• UI와 관련된 처리 담당
• 웹 요청과 응답
• 사용자 요청을 검증
• 주 사용 기술: 서블릿과 HTTP 같은 웹 기술, 스프링 MVC

서비스 계층

• 비즈니스 로직을 담당
• 주 사용 기술: 가급적 특정 기술에 의존하지 않고, 순수 자바 코드로 작성

데이터 접근 계층

• 실제 데이터베이스에 접근하는 코드
• 주 사용 기술: JDBC, JPA, File, Redis, Mongo ...

가장 중요한 곳은 서비스 계층이다.
시간이 흘러서 UI(웹)와 관련된 부분이 변하고, 데이터 저장 기술을 다른 기술로 변경해도,
비즈니스 로직은 최대한 변경없이 유지되어야 한다.
서비스 계층을 특정 기술에 종속적이지 않게 개발해야 한다.

문제점 정리

• 트랜잭션 문제
• 예외 누수 문제
• JDBC 반복 문제

트랜잭션 문제

• JDBC 구현 기술이 서비스 계층에 누수되는 문제
  • 트랜잭션을 적용하면서 결국 서비스 계층에 JDBC 구현 기술의 누수가 발생했다.
• 트랜잭션 동기화 문제
  • 같은 트랜잭션을 유지하기 위해 커넥션을 파라미터로 넘겨야 한다.
• 트랜잭션 적용 반복 문제
  • 트랜잭션 적용 코드를 보면 반복이 많다.

예외 누수 문제

• SQLException 은 JDBC 전용 기술이다.
  향후 JPA나 다른 데이터 접근 기술을 사용하면, 그에 맞는 다른 예외로 변경해야 하고,
  결국 서비스 코드도 수정해야 한다.

JDBC 반복 문제

• 순수한 JDBC를 사용함으로써 유사한 코드의 반복이 너무 많다.

트랜잭션 추상화

현재 서비스 계층은 트랜잭션을 사용하기 위해서 JDBC 기술에 의존하고 있다.
다른 데이터 접근 기술로 변경하면, 서비스 계층의 트랜잭션 관련 코드도 모두 함께 수정해야 한다.

트랜잭션 추상화와 의존관계

트랜잭션 기능을 추상화하여 문제를 해결한다.

스프링의 트랜잭션 추상화

트랜잭션 동기화

트랜잭션 매니저는 크게 2가지 역할을 한다.

• 트랜잭션 추상화
• 리소스 동기화

트랜잭션 매니저와 트랜잭션 동기화 매니저

스프링은 트랜잭션 동기화 매니저를 제공한다.
이것은 쓰레드 로컬( ThreadLocal )을 사용해서 커넥션을 동기화해준다.
트랜잭션 동기화 매니저는 쓰레드 로컬을 사용하기 때문에 멀티쓰레드 상황에 안전하게 커넥션을 동기화 할 수 있다.

동작 방식

• 트랜잭션을 시작하려면 커넥션이 필요하다. 트랜잭션 매니저는 데이터소스를 통해 커넥션을 만들고 트랜잭션을 시작한다.
• 트랜잭션 매니저는 트랜잭션이 시작된 커넥션을 트랜잭션 동기화 매니저에 보관한다.
• 리포지토리는 트랜잭션 동기화 매니저에 보관된 커넥션을 꺼내서 사용한다. 따라서 파라미터로 커넥션을 전달하지 않아도 된다.
• 트랜잭션이 종료되면 트랜잭션 매니저는 트랜잭션 동기화 매니저에 보관된 커넥션을 통해 트랜잭션을 종료하고, 커넥션도 닫는다.

트랜잭션 문제 해결 - 트랜잭션 매니저

트랜잭션 매니저의 전체 동작 흐름

• 서비스 계층에서 transactionManager.getTransaction() 을 호출해서 트랜잭션을 시작한다.
• 트랜잭션을 시작하려면 먼저 데이터베이스 커넥션이 필요하다. 트랜잭션 매니저는 내부에서 데이터소스를 사용해서 커넥션을 생성한다.
• 커넥션을 수동 커밋 모드로 변경해서 실제 데이터베이스 트랜잭션을 시작한다.
• 커넥션을 트랜잭션 동기화 매니저에 보관한다.
• 트랜잭션 동기화 매니저는 쓰레드 로컬에 커넥션을 보관한다. 따라서 멀티 쓰레드 환경에 안전하게 커넥션을 보관할 수 있다.

• 서비스는 비즈니스 로직을 실행하면서 리포지토리의 메서드들을 호출한다. 이때 커넥션을 파라미터로 전달
  하지 않는다.
• 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.
• 획득한 커넥션을 사용해서 SQL을 데이터베이스에 전달해서 실행한다.

• 비즈니스 로직이 끝나고 트랜잭션을 종료한다. 트랜잭션은 커밋하거나 롤백하면 종료된다.
• 트랜잭션을 종료하려면 동기화된 커넥션이 필요하다. 트랜잭션 동기화 매니저를 통해 동기화된 커넥션을 획득한다.
• 획득한 커넥션을 통해 데이터베이스에 트랜잭션을 커밋하거나 롤백한다.
• 전체 리소스를 정리한다.

트랜잭션 추상화 덕분에 서비스 코드는 이제 JDBC 기술에 의존하지 않는다.
트랜잭션 동기화 매니저 덕분에 커넥션을 파라미터로 넘기지 않아도 된다.

트랜잭션 문제 해결 - 트랜잭션 템플릿

트랜잭션을 사용하는 로직을 살펴보면 다음과 같은 패턴이 반복되는 것을 확인할 수 있다.
달라지는 부분은 비즈니스 로직 뿐이다.
템플릿 콜백 패턴을 활용하면 이런 반복 문제를 깔끔하게 해결할 수 있다.

트랜잭션 템플릿

• execute() : 응답 값이 있을 때 사용한다.
• executeWithoutResult() : 응답 값이 없을 때 사용한다.

        txTemplate.executeWithoutResult((status) -> {
            //비즈니스 로직 수행
            try {
                bizLogic(fromId, toId, money);
            } catch (SQLException e) {
                throw new IllegalStateException(e);
            }
        });

• 트랜잭션 템플릿 덕분에 트랜잭션을 시작하고, 커밋하거나 롤백하는 코드가 모두 제거되었다.
• 트랜잭션 템플릿의 기본 동작은 다음과 같다.
  • 비즈니스 로직이 정상 수행되면 커밋한다.
  • 언체크 예외가 발생하면 롤백한다. 그 외의 경우 커밋한다.

트랜잭션을 사용할 때 반복하는 코드를 제거할 수 있었다
서비스 로직인데 비즈니스 로직 뿐만 아니라 트랜잭션을 처리하는 기술 로직이 함께 포함되어 있다.
서비스 입장에서 비즈니스 로직은 핵심 기능이고, 트랜잭션은 부가 기능이다.
서비스 로직은 가급적 핵심 비즈니스 로직만 있어야 한다. 하지만 트랜잭션 기술을 사용하려면 어쩔 수 없이 트랜잭션 코드가 나와야 한다.

트랜잭션 문제 해결 - 트랜잭션 AOP 이해

트랜잭션 프록시가 트랜잭션 처리 로직을 모두 가져간다.
그리고 트랜잭션을 시작한 후에 실제 서비스를 대신 호출한다.

트랜잭션 문제 해결 - 트랜잭션 AOP 적용

Service

@Slf4j
public class MemberServiceV3_3 {

    private final MemberRepositoryV3 memberRepository;

    public MemberServiceV3_3(MemberRepositoryV3 memberRepository) {
        this.memberRepository = memberRepository;
    }

    @Transactional
    public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) throws SQLException {
        //비즈니스 로직 수행
        bizLogic(fromId, toId, money);
    }

    private void bizLogic(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");
        }
    }
}

• 스프링이 제공하는 트랜잭션 AOP를 적용하기 위해 @Transactional 애노테이션을 추가했다.
• @Transactional 애노테이션은 메서드에 붙여도 되고, 클래스에 붙여도 된다.
  클래스에 붙이면 외부에서 호출 가능한 public 메서드가 AOP 적용 대상이 된다.

Test

@Slf4j
@SpringBootTest
public class MemberServiceV3_3Test {

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

    @Autowired
    private MemberRepositoryV3 memberRepository;
    @Autowired
    private MemberServiceV3_3 memberService;

    @TestConfiguration
    static class TestConfig {
        @Bean
        DataSource dataSource() {
            return new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
        }

        @Bean
        PlatformTransactionManager platformTransactionManager(){
            return new DataSourceTransactionManager(dataSource());
        }

        @Bean
        MemberRepositoryV3 memberRepositoryV3(){
            return new MemberRepositoryV3(dataSource());
        }

        @Bean
        MemberServiceV3_3 memberServiceV3_3(){
            return new MemberServiceV3_3(memberRepositoryV3());
        }
    }

    @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);
    }
}

• @SpringBootTest
  스프링 AOP를 적용하려면 스프링 컨테이너가 필요하다.
  이 애노테이션이 있으면 테스트시 스프링 부트를 통해 스프링 컨테이너를 생성한다. 그리고 테스트에서 @Autowired 등을 통해 스프링 컨테이너가 관리하는 빈들을 사용할 수 있다.
• @TestConfiguration
  : 테스트 안에서 내부 설정 클래스를 만들어서 사용하면서 이 에노테이션을 붙이면,
  스프링 부트가 자동으로 만들어주는 빈들에 추가로 필요한 스프링 빈들을 등록하고 테스트를 수행할 수 있다.

트랜잭션 문제 해결 - 트랜잭션 AOP 정리

트랜잭션 AOP 적용 전체 흐름

스프링 부트의 자동 리소스 등록

데이터소스 - 자동 등록

• 스프링 부트는 데이터소스( DataSource )를 스프링 빈에 자동으로 등록한다.
• 자동으로 등록되는 스프링 빈 이름: dataSource
• 스프링 부트는 다음과 같이 application.properties 에 있는 속성을 사용해서 DataSource 를 생성한다.

application.properties

spring.datasource.url=jdbc:h2:tcp://localhost/~/test
spring.datasource.username=sa
spring.datasource.password=

• 스프링 부트가 기본으로 생성하는 데이터소스는 커넥션풀을 제공하는 HikariDataSource 이다.
  커넥션풀과 관련된 설정도 application.properties 를 통해서 지정할 수 있다.
• spring.datasource.url 속성이 없으면 내장 데이터베이스(메모리 DB)를 생성하려고 시도한다.

트랜잭션 매니저 - 자동 등록

• 스프링 부트는 적절한 트랜잭션 매니저( PlatformTransactionManager )를 자동으로 스프링 빈에 등록한다.
• 자동으로 등록되는 스프링 빈 이름: transactionManager
• 어떤 트랜잭션 매니저를 선택할지는 현재 등록된 라이브러리를 보고 판단하는데,
  JDBC를 기술을 사용하면 DataSourceTransactionManager 를 빈으로 등록하고,
  JPA를 사용하면 JpaTransactionManager 를 빈으로 등록한다.
  둘다 사용하는 경우 JpaTransactionManager 를 등록한다.