트랜잭션 - 개념 이해
데이터를 저장할 때, 단순히 파일에 저장해도 되는데, DB에 저장하는 이유는 뭘까?
가장 대표적인 이유는 트랜잭션이라는 개념을 지원하기 때문이다.
트랜잭션은 번역하면 거래라는 뜻이다. 이것을 쉽게 풀어서 이야기하면, DB에서 트랜잭션은 하나의 거래를 안전하게 처리하도록 보장해주는 것을 뜻한다.
계좌이체를 예로 들자면, A -> B에게 5천원을 송금했을 때
1. A 잔고: -5,000
2. B 잔고: +5,000
그런데 B 잔고가 +5,000이 수행되지 않는다면 매우 심각한 문제가 발생한다.
DB가 제공하는 트랜잭션 기능을 사용하면 1,2 둘다 성공해야 저장하고, 중간에 실패하면 거래 전 상태로 돌아갈 수 있다.
모두 성공해서 DB에 반영 - 커밋 (Commit)
작업 중 하나라도 실패해서 이전으로 되돌리기 - 롤백(Rollback)
트랜잭션 ACID
원자성(Atomicity) - 트랜잭션 내에서 실행한 모든 작업들은 하나의 작업인 것 처럼 모두 성공하거나 실패해야 한다.
일관성(Consistency) - 모든 트랜잭션은 일관성 있는 DB상태를 유지해야한다. DB에서 정한 무결성 제약 조건을 항상 만족해야한다.
격리성(Isolation) - 동시에 실행되는 트랜잭션들이 서로 영향을 미치지 않도록 격리한다. 예를들어 동시에 같은 데이터를 수정하지 못하도록 해야한다. 격리성은 동시성과 관련된 성능 이슈로 인해 트랜잭션 격리수준(Isolation level)을 선택할 수 있다.
지속성(Durability) - 트랜잭션을 성공적으로 끝내면 결과가 항상 기록되어야 한다. 중간에 시스템 문제가 발생한다면 데이터베이스 로그를 사용해서 성공한 트랜잭션 내용을 복구해야 한다.
트랜잭션 격리수준
- READ UNCOMMITED (커밋되지 않은 읽기)
- READ COMMITTED (커밋된 읽기)
- REPEATABLE READ(반복 가능한 읽기)
- SERIALIZABLE (직렬화 기능)
흔히 READ COMMITTED 트랜잭션 격리수준을 사용한다.
데이터베이스 연결 구조와 DB 세션
1. 클라이언트 -> DB 서버 연결
- was 혹은 db관리툴로 db에 Connection 요청 후 연결되면 DB 서버 내부에 세션 생성
2. 세션의 역할
- 이 세션은 커넥션과 1:1 매핑됨.
- 개발자가 SQL을 실행하면 DB는 현재 세션을 통해 SQL 실행
- 세션은 실행 뿐 아니라 트랜잭션 단위도 관리 (시작, 성공, 종료)
3. 세션 종료
- connection.close() 호출 시 DB는 그 커넥션을 닫고 연결된 세션도 제거됨.
트랜잭션 DB 1,2,3 - 개념 이해, 자동 커밋, 수동 커밋
트랜잭션 사용법
- 데이터 변경 쿼리를 실행하고 데이터베이스에 결과를 반영하려면 커밋 명령어인 commit을 호출하고, 반영하고 싶지 않으면 rollback을 호출하면 된다.
- 커밋을 호출하기 전 까지는 임시로 데이터를 저장하는 것이다. 따라서 해당 트랜잭션을 시작한 세션(사용자)에게만 보인다.
- 등록, 수정, 삭제 모두 같은 원리로 동작한다.
예로 커밋되지 않은 임시 데이터를 다른 세션에서 볼 수 있다면, 그 임시데이터에 어떤 로직을 수행한 뒤 임시데이터가 삭제된다면 데이터 정합성에 큰 문제가 발생한다. 따라서 다른 세션에서는 볼 수 없다.
자동 커밋
자동 커밋으로 설정하면 각각의 쿼리 실행 직후에 자동으로 커밋을 호출한다. 따라서 일일이 커밋이나 롤백을 직접 호출하지 않아도 된다. 하지만 자동으로 커밋되기때문에 우리가 원하는 트랜잭션 기능을 제대로 사용할 수 없다.
자동 커밋 모드 설정 : set autocommit true/false;
보통 자동 커밋 모드가 기본으로 설정된 경우가 많기 때문에, 수동 커밋 모드로 설정하는 것을 트랜잭션을 시작한다고 표현할 수 있다.
트랜잭션 DB 예제4 - 계좌이체
set autocommit false;
update member set money=10000 - 2000 where member_id = 'memberA'; //성공
update member set money=10000 + 2000 where member_iddd = 'memberB'; //쿼리 예외 발생
오토 커밋을 사용하면 정상적인 흐름이 아니어도 커밋이 되기때문에 심각한 오류가 발생할 수 있다. 이럴때 트랜잭션을 사용해서 해결을 하는 것이다. rollback을 하면 데이터가 원상복구된다.
DB 락
세션1에서 트랜잭션을 시작하고 데이터를 수정하는 동안, 아직 커밋을 하지 않았는데 세션2에서 동시에 같은 데이터를 수정하게 되면 트랜잭션의 원자성이 깨지게 된다. 롤백의 기준도 애매해지기 때문에 롤백을 하기도 힘들다.
세션1은 memberA의 값을 500으로, 세션2는 1000으로 변경하고 싶다.
이때 락을 사용해서 먼저 요청한 세션이 우선권을 가지게 된다.
세션1이 트랜잭션 시작과 동시에 lock을 획득한다. 그리고 update sql을 수행한다.
세션2도 memberA에 접근한다. 이 때 락은 세션1에게 있으니 기다려야한다.
(무한정 기다리는것은 아니다. 대기시간을 넘어가면 락 타임아웃 발생)
세션1이 커밋을 하면, 락을 반납한다.
그 이후 세션2가 락을 받아서 update sql을 수행한다.
락이 없으면 해당 raw의 데이터를 변경할 수 없다. 락이 있어야지 변경할 수 있다.
DB 락 - 조회
일반적으로 조회할 땐 락을 사용하지 않는다.
그러나 데이터를 조회할 때도 락을 획득하고 싶을 때가 있을텐데, 그럴 땐 select for update 구문을 사용하면 된다.
조회 시점에서 락이 필요한 경우는?
- 트랜잭션 종료 시점까지 해당 데이터를 다른곳에서 변경하지 못하도록 강제로 막아야 할 때 사용한다.
- 예를 들어서 memberA의 금액을 조회한 다음에 이 금액 정보로 애플리케이션에서 어떤 계산을 수행한다. 그런데 이 계산이 돈과 관련된 매우 중요한 계산이어서 계산을 완료할 때 까지 memberA의 금액을 다른곳에서 변경하면 안될 때 조회시점에 락을 획득하면 된다.
select * from member where member_id='memberA' for update;
트랜잭션 - 적용1
트랜잭션 없이 비즈니스 로직을 코드로 구현해보자
package hello.jdbc.service;
import hello.jdbc.domain.Member;
import hello.jdbc.repository.MemberRepositoryV1;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import java.sql.SQLException;
@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 static void validation(Member toMember) {
if (toMember.getMemberId().equals("ex")) {
throw new IllegalStateException("이체중 예외 발생");
}
}
}
package hello.jdbc.service;
import hello.jdbc.connection.ConnectionConst;
import hello.jdbc.domain.Member;
import hello.jdbc.repository.MemberRepositoryV1;
import org.assertj.core.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.AfterEach;
import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource;
import java.sql.Connection;
import java.sql.SQLException;
import static hello.jdbc.connection.ConnectionConst.*;
import static org.assertj.core.api.Assertions.*;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
//기본 동작, 트랜잭션 없음
class MemberServiceV1Test {
public static final String MEMBER_A = "memberA";
public static final String MEMBER_B = "memberB";
public static final String MEMBER_EX = "ex";
private MemberRepositoryV1 memberRepository;
private MemberServiceV1 memberService;
@BeforeEach
void before() {
DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
memberRepository = new MemberRepositoryV1(dataSource);
memberService = new MemberServiceV1(memberRepository);
}
@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 findMemberEx = memberRepository.findById(memberEx.getMemberId());
assertThat(findMemberA.getMoney()).isEqualTo(8000);
assertThat(findMemberEx.getMoney()).isEqualTo(10000);
}
}
정상 이체 - accountTransfer()
- given : 데이터를 저장해서 테스트를 준비
- when : 계좌이체 로직 실행
- then : 계좌이체가 정상 수행 되었는지 검사
이체중 예외 발생 - accountTransfer()
- given : 데이터를 저장해서 테스트 준비
- when : 계좌이체 로직 실행. (memberEx의 id는 "ex"이므로 중간에 예외 발생)
- then : 계좌이체 실패. memberA만 돈이 줄어듬
트랜잭션 - 적용2
이번에는 DB 트랜잭션을 사용해서 위의 문제를 해결해보자
트랜잭션은 비즈니스 로직이 있는 서비스 계층에서 시작해야 한다. 비즈니스 로직이 잘못되면 롤백을 해야하기 때문이다.
그런데 트랜잭션을 시작하려면 커넥션이 필요하다. 결국 서비스 계층에서 커넥션을 만들고 트랜잭션 커밋 이후에 커넥션을 종료해야한다.
애플리케이션에서 DB 트랜잭션을 사용하려면 트랜잭션을 사용하는동안 같은 커넥션을 유지해야한다. 그래야 같은 세션을 사용할 수 있다.
RepositoryV2
package hello.jdbc.repository;
import hello.jdbc.domain.Member;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.jdbc.support.JdbcUtils;
import javax.sql.DataSource;
import java.sql.*;
import java.util.NoSuchElementException;
@Slf4j
public class MemberRepositoryV2 {
private final DataSource dataSource;
public MemberRepositoryV2(DataSource dataSource) {
this.dataSource = dataSource;
}
public Member save(Member member) throws SQLException {
String sql = "insert into member(member_id, money) values (?, ?)";
Connection con = null;
PreparedStatement pstmt = null;
try {
con = getConnection();
pstmt = con.prepareStatement(sql);
pstmt.setString(1, member.getMemberId());
pstmt.setInt(2, member.getMoney());
pstmt.executeUpdate();
return member;
} catch (SQLException e) {
log.error("db error", e);
throw e;
} finally {
close(con, pstmt, null);
}
}
public Member findById(String memberId) throws SQLException {
String sql = "select * from member where member_id = ?";
Connection con = null;
PreparedStatement pstmt = null;
ResultSet resultSet = null;
try {
con = getConnection();
pstmt = con.prepareStatement(sql);
pstmt.setString(1, memberId);
ResultSet rs = pstmt.executeQuery();
if (rs.next()) {
Member member = new Member();
member.setMemberId(rs.getString("member_id"));
member.setMoney(rs.getInt("money"));
return member;
} else {
throw new NoSuchElementException("member not found memberId=" + memberId);
}
} catch (SQLException e) {
log.error("db error", e);
throw e;
} finally {
close(con, pstmt, resultSet);
}
}
public Member findById(Connection con, String memberId) throws SQLException {
String sql = "select * from member where member_id = ?";
PreparedStatement pstmt = null;
ResultSet rs = null;
try {
pstmt = con.prepareStatement(sql);
pstmt.setString(1, memberId);
rs = pstmt.executeQuery();
if (rs.next()) {
Member member = new Member();
member.setMemberId(rs.getString("member_id"));
member.setMoney(rs.getInt("money"));
return member;
} else {
throw new NoSuchElementException("member not found memberId=" + memberId);
}
} catch (SQLException e) {
log.error("db error", e);
throw e;
} finally {
//connection은 여기서 닫지 않음
JdbcUtils.closeResultSet(rs);
JdbcUtils.closeStatement(pstmt);
}
}
public void update(String memberId, int money) throws SQLException {
String sql = "update member set money=? where member_id=?";
Connection con = null;
PreparedStatement pstmt = null;
try {
con = getConnection();
pstmt = con.prepareStatement(sql);
pstmt.setInt(1, money);
pstmt.setString(2, memberId);
int resultSize = pstmt.executeUpdate();
log.info("resultSize={}", resultSize);
} catch (SQLException e) {
log.error("db error", e);
throw e;
} finally {
close(con, pstmt, null);
}
}
public void update(Connection con, String memberId, int money) throws SQLException {
String sql = "update member set money=? where member_id=?";
PreparedStatement pstmt = null;
try {
pstmt = con.prepareStatement(sql);
pstmt.setInt(1, money);
pstmt.setString(2, memberId);
int resultSize = pstmt.executeUpdate();
log.info("resultSize={}", resultSize);
} catch (SQLException e) {
log.error("db error", e);
throw e;
} finally {
JdbcUtils.closeStatement(pstmt);
}
}
public void delete(String memberId) throws SQLException {
String sql = "delete from member where member_id=?";
Connection con = null;
PreparedStatement pstmt = null;
try {
con = getConnection();
pstmt = con.prepareStatement(sql);
pstmt.setString(1, memberId);
pstmt.executeUpdate();
} catch (SQLException e) {
log.error("db error", e);
throw e;
} finally {
close(con, pstmt, null);
}
}
private void close(Connection connection, Statement stmt, ResultSet rs) {
JdbcUtils.closeResultSet(rs);
JdbcUtils.closeStatement(stmt);
JdbcUtils.closeConnection(connection);
}
private Connection getConnection() throws SQLException {
Connection con = dataSource.getConnection();
log.info("get connection={}, class={}", con, con.getClass());
return con;
}
}
코드가 길지만 여기서 서비스계층에서 사용하는건 findById, update 메서드이니 이 부분만 보자
위에서 말했듯이 서비스 계층에서 커넥션을 만들고 종료해야한다. 그래서 파라미터에 Connection을 받아오도록 작성했다.
finally{..} 에서도 close()를 사용하지 않았다. 서비스 계층에서 종료해야한다. 여기서 종료하면 트랜잭션을 사용할 수 없다.
package hello.jdbc.service;
import hello.jdbc.domain.Member;
import hello.jdbc.repository.MemberRepositoryV1;
import hello.jdbc.repository.MemberRepositoryV2;
import lombok.Data;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.jdbc.support.JdbcUtils;
import javax.sql.DataSource;
import java.sql.Connection;
import java.sql.SQLException;
// 트랜잭션 - 파라미터 연동, 풀을 고려한 종료
@RequiredArgsConstructor
public class MemberServiceV2 {
private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(MemberServiceV2.class);
private final DataSource dataSource;
private final MemberRepositoryV2 memberRepository;
public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) throws SQLException {
Connection con = dataSource.getConnection();
try {
con.setAutoCommit(false); // 트랜잭션 시작
//비즈니스 로직 수행
bizLogic(con, fromId, toId, money);
con.commit(); // 성공시 커밋
} catch (Exception e) {
con.rollback(); // 실패시 롤백
throw new IllegalStateException(e);
} finally {
release(con);
}
}
private void bizLogic(Connection con, String fromId, String toId, int money) throws SQLException {
Member fromMember = memberRepository.findById(con, fromId);
Member toMember = memberRepository.findById(con, toId);
memberRepository.update(con, fromId, fromMember.getMoney() - money);
validation(toMember);
memberRepository.update(con, toId, toMember.getMoney() + money);
}
private static void validation(Member toMember) {
if (toMember.getMemberId().equals("ex")) {
throw new IllegalStateException("이체중 예외 발생");
}
}
private static void release(Connection con) {
if (con != null) {
try {
con.setAutoCommit(true); // 커넥션 풀 고려해서 true
} catch (Exception e) {
log.info("error", e);
}
}
}
}
위 설명대로 서비스 계층에 커넥션을 만들고 트랜잭션을 사용했다.
try catch로 성공시 commit, 실패시 rollback하고, finally엔 커넥션을 릴리즈했다.
여기서 문제는 서비스 계층에 비즈니스 로직보다 트랜잭션 관련 로직이 더 많다. 보기 너무 불편하고 복잡하다.
이 부분은 스프링을 사용해서 해결할 수 있다.