- 트랜잭션 - 개념 이해
- 트랜잭션 ACID
1. 트랜잭션은 ACID라 하는 원자성(Atomicity), 일관성 (Consistency), 격리성(Isolation), 지속성(Durability)을 보장해야 한다.
1. 원자성: 트랜잭션 내에서 실행한 작업들은 마치 하나의 작업인 것처럼 모두 성공 하거나 모두 실패해야 한다.
2. 일관성: 모든 트랜잭션은 일관성 있는 데이터베이스 상태를 유지해야 한다. 예를 들어 데이터베이스에서 정 한 무결성 제약 조건을 항상 만족해야 한다.
3. 격리성: 동시에 실행되는 트랜잭션들이 서로에게 영향을 미치지 않도록 격리한다. 예를 들어 동시에 같은 데 이터를 수정하지 못하도록 해야 한다. 격리성은 동시성과 관련된 성능 이슈로 인해 트랜잭션 격리 수준 (Isolation level)을 선택할 수 있다.
4. 지속성: 트랜잭션을 성공적으로 끝내면 그 결과가 항상 기록되어야 한다. 중간에 시스템에 문제가 발생해도 데이터베이스 로그 등을 사용해서 성공한 트랜잭션 내용을 복구해야 한다
- 트랜잭션 격리 수준 - Isolation level
1. READ UNCOMMITED(커밋되지 않은 읽기)
2. READ COMMITTED(커밋된 읽기)
3. REPEATABLE READ(반복 가능한 읽기)
4. SERIALIZABLE(직렬화 가능)
- 데이터베이스 연결 구조와 DB 세션
- 데이터베이스 연결 구조1
1. 사용자는 웹 애플리케이션 서버(WAS)나 DB 접근 툴 같은 클라이언트를 사용해서 데이터베이스 서버에 접 근할 수 있다. 클라이언트는 데이터베이스 서버에 연결을 요청하고 커넥션을 맺게 된다. 이때 데이터베이스 서버는 내부에 세션이라는 것을 만든다. 그리고 앞으로 해당 커넥션을 통한 모든 요청은 이 세션을 통해서 실 행하게 된다.
2. 개발자가 클라인트를 통해 SQL을 전달하면 현재 커넥션에 연결된 세션이 SQL을 실행한다.
3. 세션은 트랜잭션을 시작하고, 커밋 또는 롤백을 통해 트랜잭션을 종료한다. 그리고 이후에 새로운 트랜잭션 을 다시 시작할 수 있다.
4. 사용자가 커넥션을 닫거나, 또는 DBA(DB 관리자)가 세션을 강제로 종료하면 세션은 종료된다.
- 데이터베이스 연결 구조2
1. 커넥션 풀이 10개의 커넥션을 생성하면, 세션도 10개 만들어진다.
- 트랜잭션 - DB 예제1 - 개념 이해
- 데이터 변경 쿼리를 실행하고 데이터베이스에 그 결과를 반영하려면 커밋 명령어인 commit 을 호출하고, 결과를 반영하고 싶지 않으면 롤백 명령어인 rollback 을 호출하면 된다.
- 커밋을 호출하기 전까지는 임시로 데이터를 저장하는 것이다. 따라서 해당 트랜잭션을 시작한 세션(사용자) 에게만 변경 데이터가 보이고 다른 세션(사용자)에게는 변경 데이터가 보이지 않는다.
- 세선1, 세션2 둘 다 기본 데이터 그래도 조회된다.
1. 세션1은 트랜잭션을 시작하고 DB에 데이터를 추가하고 커밋을 하지 않았다.
2. 데이터가 임시로 저장되었기 때문에 세션 1은 변경된 데이터를 조회할 수 있지만,
3. 세션 2는 변경된 데이터를 조회할 수 없다.
- 세션 2에서 세션 1이 커밋하지 않은 변경 데이터가 보이게되면, 세션 1이 롤백 했을 때 심각한 문제가 발생할 수 있다. 따라서 커밋 전의 데이터는 다른 세션에서 보이지 않는다.
- 세션 1에서 commit 한 뒤에는 세선 1, 세션 2 둘 다 정상적으로 같은 데이터를 조회할 수 있다.
- 세션 1에서 rollback을 하게되면 세션 1은 변경되기 이전의 데이터로 돌아가고 세션 2의 입장에서는 변경된 데이터가 없기 때문에 그대로 조회가 된다.
- 트랜잭션 - DB 예제2 - 자동 커밋, 수동 커밋
- 자동 커밋
1. 자동 커밋으로 설정하면 각각의 쿼리 실행 직후에 자동으로 커밋을 호출한다. 따라서 커밋이나 롤백을 직접 호출하지 않아도 되는 편리함이 있다. 하지만 쿼리를 하나하나 실행할 때 마다 자동으로 커밋이 되어버리기 때문에 우리가 원하는 트랜잭션 기능을 제대로 사용할 수 없다.
- 자동 커밋 설정
set autocommit true; //자동 커밋 모드 설정
insert into member(member_id, money) values ('data1',10000); //자동 커밋
insert into member(member_id, money) values ('data2',10000); //자동 커밋- 수동 커밋 설정
set autocommit false; //수동 커밋 모드 설정
insert into member(member_id, money) values ('data3',10000);
insert into member(member_id, money) values ('data4',10000);
commit; //수동 커밋- 보통 자동 커밋 모드가 기본으로 설정된 경우가 많기 때문에, 수동 커밋 모드로 설정하는 것을 트랜잭션을 시 작한다고 표현할 수 있다.
- 수동 커밋 설정을 하면 이후에 꼭 commit , rollback 을 호출해야 한다.
1. 원자성 : 트랜잭션 내에서 실행한 작업들은 마치 하나의 작업인 것처럼 모두 성공 하거나 모두 실패해야 한 다.
1. 트랜잭션의 원자성 덕분에 여러 SQL 명령어를 마치 하나의 작업인 것 처럼 처리할 수 있었다. 성공하면 한 번에 반영하고, 중간에 실패해도 마치 하나의 작업을 되돌리는 것 처럼 간단히 되돌릴 수 있다.
2. 오토 커밋
1. 만약 오토 커밋 모드로 동작하는데, 계좌이체 중간에 실패하면 어떻게 될까? 쿼리를 하나 실행할 때 마다 바 로바로 커밋이 되어버리기 때문에 memberA 의 돈만 2000원 줄어드는 심각한 문제가 발생한다.
3. 트랜잭션 시작
1. 따라서 이런 종류의 작업은 꼭 수동 커밋 모드를 사용해서 수동으로 커밋, 롤백 할 수 있도록 해야 한다. 보통 이렇게 자동 커밋 모드에서 수동 커밋 모드로 전환 하는 것을 트랜잭션을 시작한다고 표현한다.
- DB 락 - 개념 이해
- 세션이 트랜잭션을 시작하고 데이터를 수정하는 동안에는 커밋이나 롤백 전까지 다른 세션에서 해당 데이터를 수정할 수 없게 막아야 한다
1. 세션1은 트랜잭션을 시작한다.
2. 세션1은 memberA 의 money 를 500으로 변경을 시도한다. 이때 해당 로우의 락을 먼저 획득해야 한다. 락이 남아 있으므로 세션1은 락을 획득한다. (세션1이 세션2보다 조금 더 빨리 요청했다.)
3. 세션1은 락을 획득했으므로 해당 로우에 update sql을 수행한다.
4. 세션2는 트랜잭션을 시작한다.
5. 세션2도 memberA 의 money 데이터를 변경하려고 시도한다. 이때 해당 로우의 락을 먼저 획득해야 한다. 락이 없으므로 락이 돌아올 때 까지 대기한다.
참고로 세션2가 락을 무한정 대기하는 것은 아니다. 락 대기 시간을 넘어가면 락 타임아웃 오류가 발생한다. 락 대기 시간은 설정할 수 있다.
6. 세션1은 커밋을 수행한다. 커밋으로 트랜잭션이 종료되었으므로 락도 반납한다
- 락을 획득하기 위해 대기하던 세션2가 락을 획득한다.
7. 세션2는 update sql을 수행한다.
8. 세션2는 커밋을 수행하고 트랜잭션이 종료되었으므로 락을 반납한다.
- DB 락 - 변경
- 세션 1
set autocommit false;
update member set money=500 where member_id = 'memberA'
- 세션 2
SET LOCK_TIMEOUT 60000;
set autocommit false;
update member set money=1000 where member_id = 'memberA';
- 세션 2의 쿼리를 실행하게 되면 update 쿼리가 아직 실행되지 않는 것을 확인 할 수 있다.
- 세션 1
commit;- 세션 1을 commit 해준다.
- 세션 1을 commit 한 후 락을 다시 돌려주고 세션 2가 락을 받아 update 쿼리가 실행된 것을 볼 수 있다.
- DB 락 - 조회
- 일반적으로 조회할 떄는 락을 획득하지 않고 데이터를 조회할 수 있다.
- 조회와 락
1. 데이터를 조회할 때도 락을 획득하고 싶을 때가 있다. 이럴 때는 select for update 구문을 사용하면 된 다.
2. 이렇게 하면 세션1이 조회 시점에 락을 가져가버리기 때문에 다른 세션에서 해당 데이터를 변경할 수 없다.
3. 물론 이 경우도 트랜잭션을 커밋하면 락을 반납한다
- 조회 시점에 락이 필요한 경우
1. 트랜잭션 종료 시점까지 해당 데이터를 다른 곳에서 변경하지 못하도록 강제로 막아야 할 때 사용한다.
2. 예를 들어서 애플리케이션 로직에서 memberA 의 금액을 조회한 다음에 이 금액 정보로 애플리케이션에서 어떤 계산을 수행한다. 그런데 이 계산이 돈과 관련된 매우 중요한 계산이어서 계산을 완료할 때 까지 memberA 의 금액을 다른곳에서 변경하면 안된다. 이럴 때 조회 시점에 락을 획득하면 된다.
- 기존의 데이터베이스 데이터들을 삭제하고 진행한다.
- 세션 1
set autocommit false;
select * from member where member_id='memberA' for update;
- 세션 2
set autocommit false;
update member set money=500 where member_id = 'memberA';
- 세션 1에 락이 존재하기 때문에 2에서 update 쿼리가 실행되지 않는다.
- 세션 1
commit;
- 세션 1에서 commit 후에 락을 돌려주면 그때 세션 2에서 락을 받아서 update query를 진행한다.
- 트랜잭션 적용
1. 트랜잭션은 비즈니스 로직이 있는 서비스 계층에서 시작해야 한다. 비즈니스 로직이 잘못되면 해당 비즈니 스 로직으로 인해 문제가 되는 부분을 함께 롤백해야 하기 때문이다.
2. 그런데 트랜잭션을 시작하려면 커넥션이 필요하다. 결국 서비스 계층에서 커넥션을 만들고, 트랜잭션 커밋 이후에 커넥션을 종료해야 한다.
3. 애플리케이션에서 DB 트랜잭션을 사용하려면 트랜잭션을 사용하는 동안 같은 커넥션을 유지해야한다. 그 래야 같은 세션을 사용할 수 있다.
- 어플리케이션에서 같은 커넥션을 유지하려면 커넥션을 파라미터로 전달해서 같은 커넥션이 사용되도록 유지하면 된다.
- MemberRepositoryV2
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;
/*
* JDBC - ConnectionParam
* */
@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(); // 쿼리가 실제 데이터베이스에 실행된다.
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 rs = null;
try {
con = getConnection();
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.info("error", e);
throw e;
} finally {
close(con, pstmt, rs);
}
}
public Member findById(Connection con, String memberId) throws SQLException {
// 파라미터에 Connection을 포함시켜 전달한다.
// 이렇게되면 같은 커넥션을 유지해서 사용할 수 있다.
String sql = "select * from member where member_id = ?";
// Connection con = null;
// 파라미터로 넘어온 Connection을 쓸 것이기 때문에 필요없다.
PreparedStatement pstmt = null;
ResultSet rs = null;
try {
// con = getConnection();
// 위와 같이 작성하면 새로운 Connection을 생성하는 것이다
// 하지만 트랜잭션이 하나로 유지되어야 하기 때문에 사용하지 않는다.
pstmt = con.prepareStatement(sql);
//sql문을 PreparedStatemet 객체로 넘기고,
pstmt.setString(1, memberId);
//해당 쿼리에 ? 부분에 값을 넣는다. 앞에부터 1,2,3...으로 진행된다.
rs = pstmt.executeQuery();
//쿼리를 실행한 결과를 ResultSet에 넣는다.
// 데이터베이스 열을 확인한다.
if (rs.next()) {
// 커서가 처음에 아무것도 가르키지 않기 때문에 next()를 먼저 사용하여
// 다음 커서가 위치하는 곳에 값이 있는지 확인한다.
Member member = new Member();
member.setMemberId(rs.getString("member_id"));
//ResultSet에 값이 있으면 해당 컬럼에 있는 값을 member 객체에 넣는다.
member.setMoney(rs.getInt("money"));
//위의 과정과 마찬가지다.
return member;
// 찾은 결과를 반환한다.
} else {
throw new NoSuchElementException("member not found memberId=" + memberId);
}
} catch (SQLException e) {
log.info("error", e);
throw e;
} finally {
// close(con, pstmt, rs);
// 커넥션을 여기서 닫으면 안된다. 서비스에서 Connection은 서비스에서 닫아야한다.
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=?";
// 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 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);
JdbcUtils.closeStatement(pstmt);
}
}
private void close(Connection con, Statement stmt, ResultSet rs) {
JdbcUtils.closeResultSet(rs);
JdbcUtils.closeStatement(stmt);
JdbcUtils.closeConnection(con);
}
private Connection getConnection() throws SQLException {
Connection con = dataSource.getConnection();
log.info("get connection={}, class={}", con,con.getClass());
return con;
}
}- MemberRepositoryV2 는 기존 코드와 같고 커넥션 유지가 필요한 다음 두 메서드가 추가되었다. 참고로 다 음 두 메서드는 계좌이체 서비스 로직에서 호출하는 메서드이다.
1. findById(Connection con, String memberId)
2. update(Connection con, String memberId, int money)
- 주의 - 코드에서 다음 부분을 주의해서 보자! 1
. 커넥션 유지가 필요한 두 메서드는 파라미터로 넘어온 커넥션을 사용해야 한다. 따라서 con = getConnection() 코드가 있으면 안된다.
2. 커넥션 유지가 필요한 두 메서드는 리포지토리에서 커넥션을 닫으면 안된다. 커넥션을 전달 받은 리포지 토리 뿐만 아니라 이후에도 커넥션을 계속 이어서 사용하기 때문이다. 이후 서비스 로직이 끝날 때 트랜잭션 을 종료하고 닫아야 한다.
- MemberServiceV2
/*
* 트랜잭션 - 파라미터 연동, 풀을 고려한 종료
* */
@Slf4j
@RequiredArgsConstructor
public class MemberServiceV2 {
private final DataSource dataSource;
//인터페이스로 지정하여 실제 서비스에서 사용하는 커넥션 풀에 따라 변경될 수 있다.
private final MemberRepositoryV2 memberRepository;
public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) throws SQLException {
Connection con = dataSource.getConnection();
try {
con.setAutoCommit(false);
//비지니스 로직
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 release(Connection con) {
if (con != null) {
try {
con.setAutoCommit(true); // 커넥션 풀 고려
con.close();
} catch (Exception e) {
log.info("error", e);
}
}
}
private static void validation(Member toMember) {
if (toMember.getMemberId().equals("ex")) {
throw new IllegalStateException("이제 중 예외 발생");
}
}
}1. Connection con = dataSource.getConnection();
1.1 트랜잭션을 시작하려면 커넥션이 필요하다.
2. con.setAutoCommit(false); //트랜잭션 시작
2.1 트랜잭션을 시작하려면 자동 커밋 모드를 꺼야한다. 이렇게 하면 커넥션을 통해 세션에 set autocommit false 가 전달되고, 이후부터는 수동 커밋 모드로 동작한다. 이렇게 자동 커밋 모드를 수 동 커밋 모드로 변경하는 것을 트랜잭션을 시작한다고 보통 표현한다.
3. bizLogic(con, fromId, toId, money);
3.1 트랜잭션이 시작된 커넥션을 전달하면서 비즈니스 로직을 수행한다.
3.2 이렇게 분리한 이유는 트랜잭션을 관리하는 로직과 실제 비즈니스 로직을 구분하기 위함이다.
3.3 memberRepository.update(con..) : 비즈니스 로직을 보면 리포지토리를 호출할 때 커넥션을 전달 하는 것을 확인할 수 있다.
4. con.commit(); //성공시 커밋
4.1 비즈니스 로직이 정상 수행되면 트랜잭션을 커밋한다.
5. con.rollback(); //실패시 롤백
5.1 catch(Ex){..} 를 사용해서 비즈니스 로직 수행 도중에 예외가 발생하면 트랜잭션을 롤백한다.
6. release(con);
6.1 finally {..} 를 사용해서 커넥션을 모두 사용하고 나면 안전하게 종료한다. 그런데 커넥션 풀을 사 용하면 con.close() 를 호출 했을 때 커넥션이 종료되는 것이 아니라 풀에 반납된다. 현재 수동 커밋 모드로 동작하기 때문에 풀에 돌려주기 전에 기본 값인 자동 커밋 모드로 변경하는 것이 안전하다.
- MemberServiceV2Test
/*
* 트랜잭션 - 커넥션 파라미터 전달 방식 동기화
* */
@Slf4j
class MemberServiceV2Test {
public static final String Member_A = "memberA";
public static final String Member_B = "memberB";
public static final String Member_EX = "ex";
private MemberRepositoryV2 memberRepository;
private MemberServiceV2 memberService;
@BeforeEach
void before() {
DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
memberRepository = new MemberRepositoryV2(dataSource);
memberService = new MemberServiceV2(dataSource, 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, 20000);
memberRepository.save(memberA);
memberRepository.save(memberB);
//when
log.info("START TX");
memberService.accountTransfer(memberA.getMemberId(), memberB.getMemberId(), 2000);
log.info("END TX");
//then
Member findMemberA = memberRepository.findById(memberA.getMemberId());
Member findMemberB = memberRepository.findById(memberB.getMemberId());
assertThat(findMemberA.getMoney()).isEqualTo(8000);
assertThat(findMemberB.getMoney()).isEqualTo(22000);
}
@Test
@DisplayName("이제 중 예외 발생")
void accountTransferEx() throws SQLException {
//given
Member memberA = new Member(Member_A, 10000);
Member memberEX = new Member(Member_EX, 20000);
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(20000);
}
}- 이체중 예외 발생 - accountTransferEx()
1. 다음 데이터를 저장해서 테스트를 준비한다.
1.1 memberA 10000원
1.2 memberEx 10000원
2. 계좌이체 로직을 실행한다.
2.1 memberService.accountTransfer() 를 실행한다.
2.2 커넥션을 생성하고 트랜잭션을 시작한다.
2.3 memberA -> memberEx 로 2000원 계좌이체 한다.
2.3.1 memberA 의 금액이 2000원 감소한다.
2.3.2 memberEx 회원의 ID는 ex 이므로 중간에 예외가 발생한다.
2.4 예외가 발생했으므로 트랜잭션을 롤백한다.
3. 계좌이체는 실패했다. 롤백을 수행해서
3.1 memberA 의 돈이 기존 10000원으로 복구되었다.
3.2 memberA 10000원 - 트랜잭션 롤백으로 복구된다. memberEx 10000원 - 중간에 실패로 로직이 수행되지 않았다. 따라서 그대로 10000원으로 남아있 게 된다.
- 트랜잭션 덕분에 계좌이체가 실패할 때 롤백을 수행해서 모든 데이터를 정상적으로 초기화 할 수 있게 되었 다. 결과적으로 계좌이체를 수행하기 직전으로 돌아가게 된다.
출처 : 인프런 - 우아한 형제들 기술이사 김영한의 스프링 완전 정복 (스프링 DB 1편 - 데이터 접근 핵심 원리)
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