스프링과 문제 해결 - 트랜잭션, 트랜잭션 템플릿, 트랜잭션 AOP(이해/적용/정리), 스프링 부트의 자동 리소스 등록

  출처 : 인프런 - 스프링 DB 1편 데이터 접근 핵심 원리 (유료) / 김영한님  
  유료 강의이므로 정리에 초점을 두고 코드는 일부만 인용  

https://www.inflearn.com/course/%EC%8A%A4%ED%94%84%EB%A7%81-db-1/dashboard

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1. 트랜잭션 템플릿

• 트랜잭션을 사용하는 로직을 살펴보면 반복 패턴이 있는 것을 확인할 수 있는데, 해당 부분을 트랜잭션 템플릿으로 제거할 수 있음

1) 트랜잭션 사용 코드 

• try-catch를 활용한 트랜잭션을 시작 -> 비즈니스 로직 -> 성공하면 커밋, 실패하면 롤백하는 형태가 각각의 서비스에서 반복될 것이고 비즈니스 부분 로직만 달라질 것임
• 이럴 때 템플릿 콜백 패턴을 활용하면 반복 문제를 해결할 수 있음

** 참고

• 지금은 스프링이 TransactionTemplate라는 편리한 기능을 제공하는 구나 정도로 넘어가고 스프링핵심 원리 고급편 강의에서 템플릿 콜백 패턴에 자세히 다룰 예정

// 트랜잭션 시작
TransactionStatus status = transactionManager.getTransaction(new DefaultTransactionDefinition());

try {
    // 비즈니스 로직
    bizLogic(fromId, toId, money);
    transactionManager.commit(status);   // 성공시 커밋
} catch (Exception e) {
    transactionManager.rollback(status); // 실패시 롤백
    throw new IllegalStateException(e);
} // 트랜잭션이 커밋되거나 롤백되었을음때 알아서 정리를 해주기 때문에 기존 release()는 필요가 없음

2) 트랜잭션 템플릿 적용

(1) TransactionTemplate

• execute(): 응답 값이 있을 때 사용
• executeWithoutResult(): 응답 값이 없을 때 사용

 public class TransactionTemplate {
     private PlatformTransactionManager transactionManager;
     public <T> T execute(TransactionCallback<T> action){..}
     void executeWithoutResult(Consumer<TransactionStatus> action){..}
 }

 

(2) MemberServiceV3_2

• 트랜잭션 템플릿을 사용함으로 인해 트랜잭션 시작, 로직수행, 커밋, 롤백 하는 코드가 모두 제거됨
• 트랜잭션 템플릿은 비즈니스 로직이 정상 수행되면 커밋하고 언체크예외가 발생하면 롤백, 그외의 경우는 커밋하도록 기본 동작이 구성되어있음(체크 예외의 경우에는 커밋 - 예외 강의에 추가 설명, 언체크예외 체크예외는 자바 기본 문법이므로 알고 있어야 함)
• 코드에서 예외를 처리하기 위해 try ~ catch가 들어갔는데, bizLogic() 메서드를 호출하면 SQLException 체크 예외를 넘겨주는데 해당 람다에서 체크 예외를 밖으로 던질 수 없기 때문에 언체크 예외로 바꾸어 던지도록 예외를 전환 시킴

package hello.jdbc.service;

/**
 * 트랜잭션 - 트랜잭션 템플릿
 */
@Slf4j
public class MemberServiceV3_2 {

    private final TransactionTemplate txTemplate;   // 트랜잭션 템플릿
    private final MemberRepositoryV3 memberRepository;

    // 외부에서 생성자로 트랜잭션 매니저를 받아서 트랜잭션 템플릿을 생성
    // TransactionTemplate를 밖에 빈으로 등록해놓고 주입받아서 사용해도 되지만, 클래스이기 때문에 유연성이 없음
    public MemberServiceV3_2(PlatformTransactionManager transactionManager, MemberRepositoryV3 memberRepository) {
        this.txTemplate = new TransactionTemplate(transactionManager);
        this.memberRepository = memberRepository;
    }

    public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) throws SQLException {
        // 비즈니스 로직 -> 트랜잭션 시작, 로직수행, 커밋, 롤백 하는 형태가 반복되었던 코드가 제거됨
        txTemplate.executeWithoutResult(status -> {
            try {
                bizLogic(fromId, toId, money);
            } catch (SQLException e) {
                throw new IllegalStateException(e);
            }
        });
    }

    // ... 이하 코드 동일
}

 

(3) MemberServiceV3_2Test

• 테스트 코드에서는 MemberServiceV3_1을 사용하는 부분만 MemberServiceV3_2로 바꾸고 테스트를 해보면 성공적으로 트랜잭션이 작동됨

package hello.jdbc.service;

/**
 * 트랜잭션 - 트랜잭션 매니저
 */
class MemberServiceV3_2Test {

    // ... 코드 동일

    private MemberServiceV3_2 memberService;

    @BeforeEach // 테스트 실행 전에 먼저 호출
    void before() {
        // ... 코드 동일

        memberService = new MemberServiceV3_2(transactionManager, memberRepository);
    }

    // ... 코드 동일
}

3) 정리

• 트랜잭션 템플릿 덕분에 트랜잭션을 사용할 때 반복하는 코드를 제거할 수 있었음
• 그러나 이곳은 서비스 로직인데 비즈니스 로직뿐 아니라 트랜잭션을 처리하는 기술 로직이 함께 포함되어 있는 문제가 아직 남아있음
• 애플리케이션을 구성하는 로직을 핵심 기능과 부가 기느으로 구분하자면 서비스 입장에서 비즈니스 로직은 핵심 기능이고 트랜잭션은 부가 기능임
• 이렇게 비즈니스 로직과 트랜잭션을 처리하는 기술 로직이 한 곳에 있으면 두 관심사를 하나의 클래스에서 처리하게 되므로 결과적으로 코드를 유지보수하기 어려워짐
• 서비스 로직은 가급적 핵심비즈니스 로직만 있어야 함 -> 트랜잭션 AOP로 해결

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2. 트랜잭션 문제 해결 - 트랜잭션 AOP 이해

• 트랜잭션을 편리하게 처리하기 위해서 트랜잭션 추상화도 도입하고 추가로 반복적인 트랜잭션 로직을 해결하기위해 트랜잭션 템플릿도 도입했지만 서비스 계층에 순수한 비즈니스 로직만 남긴다는 목표를 달성하지 못했는데 이럴 때 스프링 AOP를 통해 프록시를 도입하면 문제를 깔끔하게 해결할 수 있음

** 참고

• 스프링 AOP와 프록시에 대해서 지금은 자세히 이해하지 못해도 괜찮음
• @Transactional을 사용하면 스프링이 AOP를 사용해서 트랜잭션을 편리하게 처리해준다 정도로 이해하고 넘어가고 자세한 내용은 스프링 핵심원리 고급편에서 다룰 예정

좌) 프록시 도입전 / 우) 프록시 도입 후

1) 프록시를 통한 문제 해결

• 프록시를 도입하기 전에는 서비스의 로직에서 트랜잭션을 직접 시작하지만 프록시를 도입하면 트랜잭션을 처리하는 객체와 비즈니스 로직을 처리하는 서비스 객체를 명확하게 분리할 수 있음

(1) 트랜잭션 프록시 코드 및 트랜잭션 프록시 적용 후 서비스 코드 예시

• 프록시 도입 전의 비즈니스 로직과 트랜잭션 처리 로직이 함께 섞여있었던 서비스 계층에 프록시를 도입하면서 트랜잭션 프록시가 트랜잭션 처리 로직을 모두 가져가고 트랜잭션을 시작한 후에 실제 서비스를 대신 호출함으로써 서비스 계층에는 순수한 비즈니스 로직만 남길 수 있게됨

// 트랜잭션 프록시
public class TransactionProxy {
    private MemberService target;

    public void logic() { //트랜잭션 시작
        TransactionStatus status = transactionManager.getTransaction(..);
        try {
        //실제 대상 호출
            target.logic();
            transactionManager.commit(status); //성공시 커밋
        } catch (Exception e) {
            transactionManager.rollback(status); //실패시 롤백
            throw new IllegalStateException(e);
        }
    }
}

// 서비스
public class Service {
    public void logic() {

    //트랜잭션 관련 코드 제거, 순수 비즈니스 로직만 남음
    bizLogic(fromId, toId, money);
    }
}

 

(2) 스프링이 제공하는 트랜잭션 AOP

• 스프링이 제공하는 AOP기능을 사용하면 프록시를 매우 편리하게 적용할 수 있음
• 스프링 핵심원리 - 고급편에 나오는 @Aspect, @Advice, @Poincut을 사용해서 트랜잭션 처리용 AOP를 직접 만들어서 처리할 수도 있으나, 트랜잭션은 매우 중요한 기능이고 전세계 누구나 다 사용하는 기능이므로 스프링은 트랜잭션 AOP를 처리하기 위한 모든 기능을 제공하며 스프링 부트를 사용하면 트랜잭션 AOP를 처리하기 위해 필요한 스프링 빈들도 자동으로 등록해줌
• 개발자는 트랜잭션 처리가 필요한 곳에 @Transactional 애노테이션만 붙여주면 스프링의 트랜잭션 AOP는 이 애노테이션을 인식해서 트랜잭션 프록시를 적용해줌
• org.springframework.transaction.annotation.Transactional - @Transactional

** 참고

• 스프링 AOP를 적용하려면 어드바이저, 포인트컷, 어드바이스가 필요한데 스프링은 트랜잭션 AOP 처리를 위해 다음 클래스들을 제공하며 스프링부트를 사용하면 해당 빈들은 스프링 컨테이너에 자동으로 등록됨
• 어드바이저 : BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor
• 포인트컷 : TransactionAttributeSourcePointcut
• 어드바이스 : TransactionInterceptor

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3. 트랜잭션 문제 해결 - 트랜잭션 AOP 적용

1) MemberServiceV3_3

• 트랜잭션 템플릿 관련 코드들 모두 제거 후 비즈니스 로직이 있는 부분에만 @Transactional을 붙혀서 트랜잭션을 적용
• @Transactional 애노테이션은 메서드에 붙여도 되고 클래스에 붙여도 됨, 클래스에 붙이면 public 메서드가 AOP 적용 대상이 됨

package hello.jdbc.service;

/**
 * 트랜잭션 - @Transactional AOP
 */
@Slf4j
public class MemberServiceV3_3 {

    private final MemberRepositoryV3 memberRepository;

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

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

   // ... 기존코드 동일
}

2) MemberServiceV3_3Test

(1) @SpringBootTest

• 스프링 AOP를 적용하려면 스프링 컨테이너가 필요한데 이 애노테이션이 있으면 테스트시 스프링 부트를 통해 스프링 컨테이너를 생성할 수 있음
• 그리고 @Autowired 등을 통해 스프링 컨테이너가 관리하는 빈들을 사용할 수 있음

(2) @TestConfiguration

• 테스트 안에서 내부 설정 클래스를 만들어서 사용하면서 이 애노테이션을 붙이면 스프링 부트가 자동으로 만들어주는 빈들에 추가로 필요한 스프링 빈들을 등록하고 테스트를 수행할 수 있음 

(3) TestConfig

• DataSource(): 스프링에서 기본으로 사용할 데이터 소스를 스프링 빈으로 등록하고 트랜잭션 매니저에서도 사용
• DataSourceTransactionManager(): 트랜잭션 매니저를 스프링 빈으로 등록, 스프링이 제공하는 트랜잭션 AOP는 스프링 빈에 등록된 트랜잭션 매니저를 찾아서 사용하기 때문에 트랜잭션 매니저를 스프링 빈으로 등록해두어야 함

(4) 실행

• 코드 적용 후 동작해보면 테스트가 성공함

package hello.jdbc.service;

/**
 * 트랜잭션 - @Transactional AOP
 */
@Slf4j
@SpringBootTest  // 애노테이션 추가
class MemberServiceV3_3Test {

    // ... 상수 동일

    // 의존관계 등록
    @Autowired
    private MemberRepositoryV3 memberRepository;
    @Autowired
    private MemberServiceV3_3 memberService;

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

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

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

        @Bean
        MemberServiceV3_3 memberService() {
            return new MemberServiceV3_3(memberRepository());
        }
    }

    // ... 기존 코드 동일
}

3) AOP 프록시 적용 확인

• AOP가 제대로 적용되고있는지 눈으로 확인하기 위해 로그를 찍고 검증하는 테스트를 코드에 추가
• memberService는 프록시가 생성되고 isTrue()로 검증하고 memberRepository는 프록시가 아니므로 isFalse()로 검증

@Test
void AopCheck() {
    log.info("memberService class={}", memberService.getClass());
    log.info("memberRepository class={}", memberRepository.getClass());
    // 프록시인지 검증
    Assertions.assertThat(AopUtils.isAopProxy(memberService)).isTrue();
    Assertions.assertThat(AopUtils.isAopProxy(memberRepository)).isFalse();
}

테스트 결과

• 실행결과를 보면 memberService에 SpringCBLIB&&0라는 부분이 있는데 이게 프록시(CGLIB)가 적용되었다는 뜻
• memberRepository에는 AOP를 적용하지 않았기 때문에 프록시가 적용되지 않음

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4. 트랜잭션 문제 해결 - 트랜잭션 AOP 정리

• 트랜잭션 AOP가 사용된 흐름을 그림으로 정리

1) 트랜잭션 AOP 적용 전체 흐름

1. @Transactional이 적용되어 있으면 스프링이 AOP프록시를 생성되고 프록시가 호출됨
2. 스프링 컨테이너를 통해 트랜잭션 매니저를 획득
3. 등록된 트랜잭션 매니저(구현체)가 getTransaction()호출
4. 데이터소스가 커넥션을 생성
5. setAutoCommit(false)로 오토커밋으로 변경(실질적인 트랜잭션이 시작됨)
6. 트랜잭션 동기화 매니저에 커넥션을 보관
7. 커넥션이 보관되고 트랜잭션 처리 로직을 시작(호출할 비즈니스 로직이 성공, 체크드예외 시 커밋, 언체크드 예외 시 롤백)
8. 실제 비즈니스 로직을 호출
9. 리포지토리는 트랜잭션 동기화 커넥션을 획득하여 수행
10. 비즈니스 로직이 처리된 결과(성공, 체크드예외, 언체크드 예외)를 반환한 결과에 따라 트랜잭션을 처리로직을 수행하고 트랜잭션 종료

2) 선언적 트랜잭션 관리 VS 프로그래밍 방식 트랜잭션 관리

(1) 선언적 트랜잭션 관리(Declarative Transaction Management)

• @Transactional 애노테이션 하나만 선언해서 매우 편리하게 트랜잭션을 적용하는 것
• 과거에는 XML에 설정하기도 했으며 이름 그대로 해당 로직에 트랜잭션을 적용하겠다라고 선언하기만 하면 트랜잭션이 적용되는 방식

(2) 프로그래밍 방식의 트랜잭션 관리(Programmatic Transaction Management)

• 트랜잭션 매니저 또는 트랜잭션 템플릿 등을 사용해서 트랜잭션 관련 코드를 직접 작성하는 것

(3) 무엇을 사용?

• 실무에서는 99.9% 선언전 트랜잭션 관리를 사용함 -> 훨씬 간편하고 실용적
• 프로그래밍 방식의 트랜잭션 관리는 스프링 컨테이너나 스프링 AOP 기술 없이 간단히 사용할 수 있지만(코드는 복잡함) 실무에서는 대부분 스프링 컨테이너와 스프링 AOP를 사용하기 때문에 거의 사용되지 않고 가끔 테스트 시만 사용됨
• 개발자는 트랜잭션이 필요한 곳에 @Transactional 애노테이션 하나만 추가하면 나머지는 스프링 트랜잭션 AOP가 자동으로 처리해줌
• @Transactional에는 다양한 옵션이 있는데 자세한 사용법은 뒤의 강의에서 설명할 예정

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5. 스프링 부트의 자동 리소스 등록

• 스프링 부트가 등장하기 이전에는 데이터소스와 트랜잭션 매니저를 개발자가 직접 스프링 빈으로 등록해서 사용했음
• 스프링 부트로 개발을 시작한 개발자라면 데이터소스나 트랜잭션 매니저를 직접 등록한 적이 없을 것

데이터 소스와 트랜잭션 매니저를 스프링 빈으로 직접 등록한 부분(테스트 코드)

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

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

• 기존에는 이렇게 데이터소스와 트랜잭션 매니저를 직접 스프링빈으로 등록해야 했지만 스프링 부트가 나오면서 많은 부분이 자동화 되었음(과거에는 해당부분을 주로 XML로 관리했었음)

1) 데이터 소스 - 자동등록

• 스프링 부트는 데이터소스(DataSource)를 스프링 빈에 자동으로 등록하는데 개발자가 직접 데이터 소스를 빈으로 등록하면 스프링 부트는 자동으로 데이터소스를 등록하지 않음(직접등록 -> 커스텀 한다는 뜻)
• 자동으로 등록되는 스프링 빈 이름 : dataSource
• application.properties에 있는 속성을 사용해서 DataSource를 생성하고 스프링 빈에 등록함

application.properties

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

• 스프링 부트가 기본으로 생성하는 데이터소스는 커넥션풀을 제공하는 HikariDataSourcre이며 커넥션풀과 관련된 설정도 application.properties에서 지정할 수 있음
• spring.datasource.url속성이 없으면 내장 데이터베이스(메모리 DB)를 생성하려고 시도함

2) 트랜잭션 매니저 - 자동등록

• 스프링 부트는 적절한 트랜잭션 매니저(PlatformTransactionManager)를 자동으로 스프링 빈에 등록하고 마찬가지로 개발자가 직접 트랜잭션 매니저를 빈으로 등록하면 스프링 부트는 트랜잭션 매니저를 자동으로등록하지 않음
• 자동으로 등록되는 스프링 빈 이름: transactionManager
• 어떤 트랜잭션 매니저를 선택할지는 현재 등록된 라이브러리를 보고 판단하는데, JDBC를 기술을 사용하면 DataSourceTransactionManager를 빈으로 등록하고 JPA를 사용하면 JpaTransactionManager를 빈으로 등록함
• 둘다 사용하는 경우 JpaTransactionManager를 등록하는데 이유는 DataSourceTransactionManager가 제공하는 기능도 대부분 지원하기 때문임

3) 데이터 소스와 트랜잭션 매니저 자동등록 실습

• 기존에 데이터 소스와 트랜잭션 매니저를 생성하는 코드를 제거
• application.properties 설정과 DataSource DI를 아래처럼 테스트 코드에 적용(TestConfig부분)하고 테스트를 진행 해보면 데이터소스와 트랜잭션 매니저가 자동으로 생성, 등록 되어 테스트가 성공함
• @Autowired로 빈을 주입해도되고 생성자를 통해서 빈을 주입받을 수도 있음

package hello.jdbc.service;

/**
 * 트랜잭션 - DataSource, transactionManager 자동 등록
 */
@Slf4j
@SpringBootTest
class MemberServiceV3_4Test {

    // ... 코드 동일

    // 빈으로 등록
    @TestConfiguration
    static class TestConfig {
    
        // @Autowired로 해도됨
        private final DataSource dataSource;

        public TestConfig(DataSource dataSource) {
            this.dataSource = dataSource;
        }
        // ... 코드 동일              

}

4) 정리

• 데이터소스와 트랜잭션 매니저는 스프링 부트가 제공하는 자동 빈 등록 기능을 사용하는 것이 편리함
• 추가로 application.properties를 통해 설정도 편리하게 할 수 있음
• 스프링 부트 공식 메뉴얼(데이터 소스 자동 등록) https://docs.spring.io/springboot/reference/data/sql.html#data.sql.datasource.production
• 자세한 속성 설정 링크
  https://docs.spring.io/spring-boot/appendix/application-properties/index.html