[Spring DB] 스프링과 문제 해결 - 트랜잭션

4-1. 문제점들

애플리케이션 구조

• 여러가지 애플리케이션 구조가 있지만, 가장 단순하면서 많이 사용하는 방법은 역할에 따라 3가지 계층으로 나누는 것이다.

1. 프레젠테이션 계층

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

2. 서비스 계층

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

3. 데이터 접근 계층

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

순수한 서비스 계층

• 여기서 가장 중요한 곳은 어디일까? 바로 핵심 비즈니스 로직이 들어있는 서비스 계층이다. 시간이 흘러서 UI(웹)와 관련된 부분이 변하고, 데이터 저장 기술을 다른 기술로 변경해도, 비즈니스 로직은 최대한 변경없이 유지되어야 한다.

• 정리하자면 서비스 계층은 가급적 비즈니스 로직만 구현하고 특정 구현 기술에 직접 의존해서는 안된다. 이렇게 하면 향후 구현 기술이 변경될 때 변경의 영향 범위를 최소화 할 수 있다.

서비스 계층 코드들의 문제점들

MemberServiceV1

package hello.jbdc.service

import hello.jbdc.repository.MemberRepositoryV1
import java.sql.SQLException
import kotlin.jvm.Throws

class MemberServiceV1(
  private val memberRepository: MemberRepositoryV1
) {
  
  @Throws(SQLException::class)
  fun accountTransfer(fromId: String, toId: String, money: Int){
    val fromMember = memberRepository.findById(fromId)
    val toMember = memberRepository.findById(toId)

    memberRepository.update(fromId, fromMember.money  - money);
    memberRepository.update(toId, toMember.money + money);
  }

}

• MemberServiceV1 은 특정 기술에 종속적이지 않고, 순수한 비즈니스 로직만 존재한다.

• 특정 기술과 관련된 코드가 거의 없어서 코드가 깔끔하고, 유지보수 하기 쉽다.

• 향후 비즈니스 로직의 변경이 필요하면 이 부분을 변경하면 된다.

• 사실 여기에도 문제점은 있다. 서비스 코드가 SQLException이라는 JDBC 기술에 의존한다는 점이다.

• 이 부분은 memberRepository 에서 올라오는 예외이기 때문에 memberRepository 에서 해결해야 한다.

• 또한 MemberRepositoryV1 이라는 구체 클래스에 직접 의존하고 있다. MemberRepository 인터페이스를 도입하면 향후 MemberService 의 코드의 변경 없이 다른 구현 기술로 손쉽게 변경할 수 있다.

MemberServiceV2

package hello.jbdc.service

import hello.jbdc.Log
import hello.jbdc.domain.Member
import hello.jbdc.repository.MemberRepositoryV2
import javax.sql.DataSource
import java.sql.Connection
import java.sql.SQLException
import kotlin.jvm.Throws

class MemberServiceV2(
  private val dataSource: DataSource,
  private val memberRepository: MemberRepositoryV2,
) :Log{
  
  @Throws(SQLException::class)
  fun accountTransfer(fromId: String, toId: String, money: Int){
    val con = dataSource.connection
    try {
      con.autoCommit = false
      bizLogic(con, fromId, toId, money)
      con.commit()
    }catch (e: Exception){
      con.rollback()
      throw IllegalStateException(e)
    }finally {
      release(con)
    }
  }

  @Throws(SQLException::class)
  private fun bizLogic(con: Connection, fromId: String, toId: String, money: Int){
    val fromMember = memberRepository.findById(con, fromId)
    val toMember = memberRepository.findById(con, toId)

    memberRepository.update(con, fromId, fromMember.money - money)
    validation(toMember)
    memberRepository.update(con, toId, fromMember.money + money)
  }

  private fun validation(toMember: Member){
    if (toMember.memberId.equals("ex")){
      throw IllegalStateException("이체 중 예외 발생")
    }
  }

  private fun release(con: Connection){
      try{
        con.autoCommit = true
        con.close()
      } catch (e: Exception){
        logger.info("error", e)
    }
  }
}

• 트랜잭션을 사용하기 위해 javax.sql.DataSource, java.sql.Connection, java.sql.SQLException 같은 JDBC 기술에 의존하고 있다.
• 트랜잭션을 사용하기 위해 JDBC 기술에 의존한다. 결과적으로 비즈니스 로직보다 JDBC를 사용해서 트랜잭션을 처리하는 코드가 더 많다. 이는 JDBC에서 JPA 같은 다른 기술로 바꾸어 사용하게 되면 서비스 코드도 모두 함께 변경해야 한다는 것을 의미한다.
• 핵심 비즈니스 로직과 JDBC 기술이 섞여 있어서 유지보수 하기 어렵다.

문제 정리

• 트랜잭션 문제
• 예외 누수 문제
• JDBC 반복 문제

트랜잭션 문제

• JDBC 구현 기술이 서비스 계층에 누수되는 문제

  • 트랜잭션을 적용하기 위해 JDBC 구현 기술이 서비스 계층에 누수되었다.
  • 서비스 계층은 순수해야 한다. -> 구현 기술을 변경해도 서비스 계층 코드는 최대한 유지할 수 있어야 한다.
  • 서비스 계층은 특정 기술에 종속되지 않아야 한다. 지금까지 그렇게 노력해서 데이터 접근 계층으로 JDBC 관련 코드를 모았는데, 트랜잭션을 적용하면서 결국 서비스 계층에 JDBC 구현 기술의 누수가 발생했다.

• 트랜잭션 동기화 문제

  • 같은 트랜잭션을 유지하기 위해 커넥션을 파라미터로 넘겨야 한다.
  • 이때 파생되는 문제들도 있다. 똑같은 기능도 트랜잭션용 기능과 트랜잭션을 유지하지 않아도 되는 기능으로 분리해야 한다.

• 트랜잭션 적용 반복 문제

  • 트랜잭션 적용 코드를 보면 반복이 많다. try , catch , finally ...

예외 누수 문제

• 데이터 접근 계층의 JDBC 구현 기술 예외가 서비스 계층으로 전파된다.
• SQLException은 체크 예외이기 때문에 데이터 접근 계층을 호출한 서비스 계층에서 해당 예외를 잡아서 처리하거나 명시적으로 throws 를 통해서 다시 밖으로 던져야한다.
• SQLException은 JDBC 전용 기술이다. 향후 JPA나 다른 데이터 접근 기술을 사용하면, 그에 맞는 다른 예외로 변경해야 하고, 결국 서비스 코드도 수정해야 한다.

JDBC 반복 문제

• 이 코드들은 유사한 코드의 반복이 너무 많다.
  • try , catch , finally ...
  • 커넥션을 열고, PreparedStatement 를 사용하고, 결과를 매핑하고... 실행하고, 커넥션과 리소스를 정리한다.

스프링과 문제 해결

• 스프링은 서비스 계층을 순수하게 유지하면서, 지금까지 이야기한 문제들을 해결할 수 있는 다양한 방법과 기술들을 제공한다.

4-2. 트랜잭션 추상화

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

구현 기술에 따른 트랜잭션 사용법

• 트랜잭션은 원자적 단위의 비즈니스 로직을 처리하기 위해 사용한다.
• 구현 기술마다 트랜잭션을 사용하는 방법이 다르다.
  • JDBC : con.setAutoCommit(false)
  • JPA : transaction.begin()

트랜잭션 예시 코드 (Java)

JDBC

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

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
}

• 트랜잭션을 사용하는 코드는 데이터 접근 기술마다 다르다. 만약 다음 그림과 같이 JDBC 기술을 사용하고, JDBC 트랜잭션에 의존하다가 JPA 기술로 변경하게 되면 서비스 계층의 트랜잭션을 처리하는 코드도 모두 함께 변경해야 한다.

트랜잭션 추상화

• 위의 문제를 해결하려면 트랜잭션 기능을 추상화하면 된다.
• 단순하게 생각하면 아래와 같은 인터페이스를 만들어 사용하면 된다.

interface Txmanager{
	begin();
    commit();
    rollback();
}

• 그리고 다음과 같이 TxManager 인터페이스를 기반으로 각각의 기술에 맞는 구현체를 구현하면 된다.
  - JdbcTxManager : JDBC 트랜잭션 기능을 제공하는 구현체
  - JpaTxManager : JPA 트랜잭션 기능을 제공하는 구현체

트랜잭션 추상화와 의존관계

• 서비스는 특정 트랜잭션 기술에 직접 의존하는 것이 아닌 TxManager라는 추상화된 인터페이스에 의존한다. 이제 원하는 구현체를 DI를 통해 주입하면 된다.
• 클라이언트인 서비스는 인터페이스에 의존하고 DI를 사용한 덕분에 OCP 원칙을 지키게 되었다. 이제 트랜잭션을 사용하는 서비스 코드를 전혀 변경하지 않고, 트랜잭션 기술을 마음껏 변경할 수 있다.

스프링의 트랜잭션 추상화

• 스프링은 이미 위와 같은 기술을 만들어 놓았다. 우리는 스프링이 제공하는 트랜잭션 추상화 기술을 사용하면 된다. 심지어 데이터 접근 기술에 따른 트랜잭션 구현체도 대부분 만들어두어서 가져다 사용하기만 하면 된다. 스프링 트랜잭션 추상화의 핵심은PlatformTransactionManager 인터페이스이다.
• org.springframework.transaction.PlatformTransactionManager

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;
    }

• getTransaction(): 트랜잭션을 시작한다.
  • 이름이 getTransaction() 인 이유는 기존에 이미 진행중인 트랜잭션이 있는 경우 해당 트랜잭션에 참여할 수 있기 때문이다.
• commit(): 트랜잭션을 커밋한다.
• rollback(): 트랜잭션을 롤백한다.

앞으로 PlatformTransactionManager 인터페이스와 구현체를 포함해서 트랜잭션 매니저로 줄여서 이야기하겠다.