Spring에서 트랜잭션을 다뤄보자

현철

🖐 서론

서버를 만들다 보면 데이터를 DB에서 조회하여 수정하고, 변경된 데이터를 다시 DB에 저장하는 일련의 과정을 작성하게 됩니다. 코드에서 에러를 처리하고, 서비스가 잘 동작하도록 작성하는 것은 중요한 문제입니다. 물론, 우리가 완벽히 코드를 작성했다고 해도, 동작하던 서버의 하드웨어 문제, 네트워크 문제 등으로 에러가 발생할 수 있고, 이를 위한 별도의 조치가 필요할 수 있습니다.

위에서 얘기한 부분에서 에러와 관련된 얘기를 했는데, 오늘 얘기할 주제는 에러와 어느 정도 관련이 있습니다. 바로 트랜잭션입니다.

📚 정의

트랜잭션이란? 답: 사전적인 의미로 “쪼갤 수 없는 최소 업무 단위”로 해석이 되며, 흔히 atomic 하게 수행되어야 하는 일련의 과정을 얘기합니다.

이 단어를 JPA나 JDBC 같은 Java library를 사용하면서 접했을 수도 있고, DB를 공부하면서 트랜잭션에 대해 배웠을 수 있습니다. 물론, 의미하는 바는 거의 유사합니다.

실행되어야 하는 작업이 하나의 작업으로 실행되어야 한다는 의미가 있으며, 서비스 로직에 맞춰 접근하게 된다면 한 번에 이뤄줘야 하는 서비스 흐름으로 이해할 수 있습니다.

ex) 은행에서 돈을 보내는 작업, 두 개 이상의 Entity를 변경해야 하는 작업…

이를 spring에서는 어떻게 제공하고 있을까요?

📄 Spring의 Transaction

Spring에서 Transaction을 처음 만나게 되면 JPA, JDBC를 통해 알게 될 것입니다. 어떻게 제공되고 있는지 확인해보겠습니다.

1. Spring Data JPA의 기본 제공

Spring Data JPA를 사용하였다면, 기본적으로 Transaction이 제공되고 있습니다.

SimpleJpaRepository.java Github

즉, JpaRepository를 구현한 Repository가 있다면, save, update.. 같은 명령어는 기본적으로 Transaction이 붙어있습니다. 그러므로 간단한 DB 명령어는 우리도 모르는 사이에 트랜잭션이 걸려있었습니다.

여기서 문제가 발생할 수 있습니다.

fun setUser(): String {
    val user = userRepository.findById(1).orElseThrow { IllegalArgumentException("잘못된 id 입니다.") }
    val user2 = userRepository.findById(2).orElseThrow { IllegalArgumentException("잘못된 id 입니다.") }

    user.age = 26
    userRepository.save(user)
	
    // Error 발생. (network, OOM ...)
    TODO("Error Occurred")
        
    user2.age = 26
    userRepository.save(user2)

    return "success"
}

위와 같이 두 Entity를 수정하는 상황에서 중간에 에러가 발생하면 어떻게 될까요?

코드 실행 전 DB
코드 실행 후 DB

간단한 Entity 수정이었지만, 은행의 송금이나 정합성이 필요한 상황에서는 매우 위험한 상황입니다. 그럼 어떻게 고쳐야 할까요?

정답이 나와 있지만, 우리가 구현한 코드에 @Transactional을 붙이면 됩니다.

2. @Transactional

Transaction을 처리하는 방법을 검색하면 가장 많이 나오는 방법이라 생각합니다. 실행하고자 하는 Method 위에 @Transactional만 붙이면 트랜잭션을 수행하기 때문에 매우 간단하다는 장점이 있습니다.

ex)

@Transactional
fun setUser(): String {
	...
}

위 방법으로 @Transcational을 붙이면 원자적으로 처리되도록 선언하였기 때문에, 중간에 에러가 발생하면 모두 rollback이 되는 것을 확인할 수 있습니다.

어떻게 내부적으로 트랜잭션을 처리할까요?

Spring에서는 AOP를 통해 Transaction을 제공하고 있습니다. 간단히 말하면 주요 관심사(Transaction이 수행될 코드)의 앞, 뒤로 부가적인 기능을 추가하는 방법입니다. (tx.begin, tx.commit, tx.rollback …)

그러면 모든 곳에서 @Transactional을 통해 트랜잭션을 제공할 수 있을까요? 그렇다면 좋겠지만, AOP의 특성상 private 함수와 특정 상황(함수가 함수를 호출하는 경우)에서는 잘 동작하지 않습니다.

AOP는 그 자체로 복잡한 기술이며, 얘기할 내용이 많으므로 해당 글과 어느 정도 관련이 있는 글의 링크만 걸어두겠습니다.

AOP 관련 글 읽어보기

https://www.baeldung.com/spring-aop

https://gmoon92.github.io/spring/aop/2019/04/01/spring-aop-mechanism-with-self-invocation.html

https://gmoon92.github.io/spring/aop/2019/04/20/jdk-dynamic-proxy-and-cglib.html

추가)

내부 함수를 호출하는 경우

fun setUser(): String {
    return internalSetUser()
}

@Transactional
fun internalSetUser(): String {
    val user = userRepository.findById(1).orElseThrow { IllegalArgumentException("잘못된 id 입니다.") }
    val user2 = userRepository.findById(2).orElseThrow { IllegalArgumentException("잘못된 id 입니다.") }

    user.age = 26
    userRepository.save(user)

    // Error 발생. (network, OOM ...)
    TODO("Error Occurred")
    
    user2.age = 26
    userRepository.save(user2)

    return "success"
}

트랜잭션이 동작하지 않음

3. @PersistenceContext, EntityManager

그럼, 우리가 특정 서비스 단위로 트랜잭션을 수행하고 싶거나, 내부 함수, private 함수에도 트랜잭션을 적용하기 위해서는 어떻게 할까요?

이때, EntityManager 를 이용할 수 있습니다. EntityManagerFactory에서 얻을 수 있으며, Spring Data JPA를 사용한다면 @PersisteneContext를 통해 Bean에서 쉽게 받을 수 있습니다.

class UserService{
    
    @PersistenceContext
    lateinit var entityManager: EntityManager

    fun setUser(): String {
        return internalSetUser()
    }

    fun internalSetUser(): String {
        val emf = entityManager.entityManagerFactory
        val em = emf.createEntityManager()
        val tx = em.transaction

        try {
            tx.begin()
            val user = em.find(User::class.java, 1L)
            val user2 = em.find(User::class.java, 2L)

            user.age = 26
            em.persist(user)

            user2.age = 26
            em.persist(user2)

            tx.commit()
        } catch (e: Error) {
            tx.rollback()
        }
        em.close()
        return "complete"
    }
}

위와 같이 직접 EntityManager를 선언하여 트랜잭션을 다룬다면, 내부 함수에서도 트랜잭션을 보장받을 수 있습니다. 이제 우리가 원하는 만큼, 어디서든 트랜잭션을 수행할 수 있습니다.

em.find와 em.persist로 변경한 이유는, 우리가 선언한 EntityManager와 Transaction을 사용하기 위해서입니다. JPA에서 제공하는 findById와 save를 사용하게 되면 다른 EntityManager를 사용하기 때문에 트랜잭션이 동작하지 않습니다.

4. TransactionTemplate

위의 방법은 javax에서 제공하는 기본적인 트랜잭션으로 spring에서 제공하는 트랜잭션 기능이 추가로 있습니다. TranscationTemplate를 사용하면, Spring에서도 원하는 곳에 편하게 선언할 수 있습니다.

예시)

@Component
class CustomTransactionTemplate {

    @PersistenceContext
    lateinit var entityManager: EntityManager

    fun <T> transaction(
        transactionManager: PlatformTransactionManager = JpaTransactionManager(entityManager.entityManagerFactory),
        definition: DefaultTransactionDefinition = DefaultTransactionDefinition(),
        action: TransactionStatus.() -> T
    ): T {
        return TransactionTemplate(transactionManager, definition).execute(action) as T
    }
}

class UserService(
    val userRepository: UserRepository,
    val customTransactionTemplate: CustomTransactionTemplate
){

    fun setUser(): String {
        return internalSetUser()
    }

    fun internalSetUser(): String {
        customTransactionTemplate.transaction {
            val user = userRepository.findById(1).orElseThrow { IllegalArgumentException("잘못된 id 입니다.") }
            val user2 = userRepository.findById(2).orElseThrow { IllegalArgumentException("잘못된 id 입니다.") }

            user.age = 26
            userRepository.save(user)

            // Error 발생. (network, OOM ...)
            TODO("Error Occurred")

            user2.age = 26
            userRepository.save(user2)
        }
        return "complete"
    }
}

마무리하며

트랜잭션의 정의와 애플리케이션에서 트랜잭션을 제공하는 방법까지 알아보았습니다. @Transactional의 전파 레벨, Event Driven 환경에서 메시지의 트랜잭션 보장(outbox 패턴…) 등등 다루지 못한 부분도 많지만, 추가적인 부분은 제가 잘 이해하고 있는지도 모르기 때문에 더 공부해야 하는 영역입니다..! 😅

한 번쯤은 마주치고 고민하게 되는 트랜잭션에 대해 쉽게 정리해보고 싶었습니다. 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.

23 Jan 2023

« Transformer in image task? - vision transformer 간단 리뷰 웹 렌더링 방식 CSR과 SSR에 대해 알아보자 »