Spring DB : 트랜잭션 문제점 + 스프링의 트랜잭션 추상화

이 글은 인프런 김영한님의 강의를 복습하며 작성한 글입니다

어플리케이션의 구조 

• 프레젠테이션 계층
  • UI와 관련된 처리 담당
  • 웹 요청을 받고 응답해줌.
  • 사용자 요청을 검증
  • 주 사용 기술 : 서블릿 / HTTP / Spring MVC
• 서비스 계층
  • 비즈니스 로직을 담당 (계좌이체)
  • 주 사용 기술 : 가급적 특정 기술에 의존하지 않고, 순수 자바 코드로 작성해야함.
• 데이터 접근 계층
  • 실제 DB에 접근하는 코드
  • 주 사용 기술 : JDBC, JPA, File, Redis, Mongo

여러 어플리케이션 구조가 있지만 가장 많이 사용하는 방법은 역할에 따라 3가지 계층으로 나누는 방법이다. 이 때 위와 같이 3개의 계층으로 나눈다.

 

어플리케이션의 구조 

위에서 어플리케이션을 3개의 계층으로 나눈다고 했다. 이 3개의 계층 중 가장 중요한 곳은 어디일까? 가장 중요한 곳은 서비스 계층이다. 시간이 흐르면 UI와 관련된 부분(프레젠테이션 계층)이 변하고, DB 접근 기술도 바뀌어질 수 있다. 그렇지만 각 계층의 변화에도 서비스 계층은 항상 변하지 않고 유지되어야 한다. 그렇기 때문에 기술에 종속적이지 않은 서비스 계층이 중요하다. 

 

순수한 서비스 계층 

서비스 계층을 특정 기술에 종속적이지 않게 개발해야한다! 

• 3가지 계층으로 나눈 이유는 서비스 계층을 최대한 순수하게 유지하기 위함이다. 기술에 종속적인 부분은 각각 프레젠테이션  / DB 접근 계층에서 가져가고, 서비스 계층은 순수 자바 코드로만 작성이 권장된다. 
• 프레젠테이션 계층은 클라이언트 요청과 관련된 기술인 웹, 서블릿, HTTP를 담당한다. 프레젠테이션 계층은 클라이언트 요청의 변화가 서비스 계층으로 내려가는 것을 막는다. 클라이언트의 요청이 바뀔 경우, 그에 따라 프레젠테이션 계층의 코드만 변경된다.
• 데이터 접근 계층은 데이터를 저장 / 관리하는 기술을 담당한다. 데이터 접근 계층은 데이터가 변경되어도, 그에 따른 변경 내용이 서비스 계층에 전파되지 않도록 보호해준다. 예를 들어 JDBC → JPA로 기술을 변경한다면, 리포지토리 계층만 의 값만 바꾸면 된다. 서비스 계층은 단지 Repository 계층의 Interface에만 의존하면 된다.

프레젠테이션 계층 / DB 접근 계층이 서비스 계층을 다른 기술에 종속적으로 바뀌는 것을 보호해준다면, 서비스 계층은 순수 자바코드로 작성이 된다. 특정 기술에 종속되지 않기 때문에 비즈니스 로직의 유지보수도 쉽고, 테스트도 쉬워진다. 가장 중요한 것은 사용되는 기술이 바뀌더라도, 변경의 영향 범위를 최소화 할 수 있다는 점이다.

 

현재 문제점

현재의 문제점은 서비스 계층이 순수 자바 코드로 유지가 되지 않는다는 점이다. MemberServiceV1 / MemberServiceV2 코드를 비교해보자.

MemberServiceV1 : 트랜잭션 적용하기 전 코드 

private final MemberRepositoryV1 memberRepository;

// 계좌이체 로직
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);

    // 오류케이스
    validate(toMember);

    memberRepository.update(toId, toMember.getMoney() + money);
}

private void validate(Member toMember) {
    if (toMember.getMemberId().equals("ex")) {
        throw new IllegalStateException("이체 중 예외 발생");
    }
}

• 대부분 순수한 자바 코드로만 작성이 되어있음.  
  • 특정 기술과 관련된 코드가 거의 없어서 코드가 깔끔하고, 유지보수 하기 쉽다.
  • 향후 비즈니스 로직의 변경이 필요하면 이 부분만 변경하면 된다. 
• 기술 종속적인 부분은 SQL Exception이다. 이 예외는 Jdbc 기술에 종속적이다.
  • DB 기술에 종속적이라는 것은 사용되는 DB 기술이 변경되면, 그에 따라 코드 변경이 있다는 이야기다. 예를 들어 MongDB나 JPA를 쓰게 되면, SQL Exception → JPA Exception 등으로의 코드 변화가 필요하다.
  • 이 부분은 MemberRepository에서 올라오는 예외다. 따라서 MemberRepository에서 RuntimeException으로 변경해주면 깔끔해진다.
• MemberRepositoryV1이라는 구체 클래스에 직접 의존하고 있음.
  • MemberRepository 인터페이스를 도입하면, 결합을 약하게 가져갈 수 있다.

 

MemberServiceV2 : 트랜잭션 적용 코드

// 계좌이체 로직
public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) throws SQLException {

    Connection conn = dataSource.getConnection();

    try {
        // 트랜잭션 시작
        conn.setAutoCommit(false);

        // 핵심 로직
        bizLogic(fromId, toId, money, conn);

        conn.commit();

    } catch (Exception e) {
        System.out.println("here");
        conn.rollback();
        throw new IllegalStateException(e);
    } finally{

        if (conn != null) {
            try {
                conn.setAutoCommit(true);
                conn.close();
            } catch (Exception e) {
                log.info("error mesage = {}", e.getMessage(),e);
            }
        }
    }
}

private void bizLogic(String fromId, String toId, int money, Connection conn) throws SQLException {
    Member fromMember = memberRepository.findById(conn, fromId);
    Member toMember = memberRepository.findById(conn, toId);

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

• 비즈니스 로직이 있는 서비스 계층에서 보통 트랜잭션을 시작한다.
• 트랜잭션을 시작할 때, 특정 DB 접근 기술에 의존(종속적)한다
  • 현재 코드는 Jdbc 기술에 의존한다. (javax.sql.DataSource / java.sql.Connection / java.sql.Exception)
  • 비즈니스 로직보다 JDBC로 트랜잭션을 처리하는 코드가 더 많다.
  • JDBC → JPA로 기술 변경 시, 서비스 코드도 모두 변경해야 함(SQL Exception 등)
• 핵심 비즈니스 로직 + JDBC 기술이 섞여있어서 유지보수하기가 매우 어렵다. 
  
  • Jdbc 기술 사이에 핵심 비즈니스 로직이 있기 때문에 메서드로 뽑아서 분리하기도 어렵다.
• Connection을 넘겨주는 형식으로 트랜잭션이 구현된다.
  • 어떤 메서드는 트랜잭션을 적용 / 어떤 메서드는 트랜잭션 적용하지 않았으면 하는 것들이 있을 것이다. 이들의 분리도 필요할 것이고, 각각 생성이 필요하게 된다. 유지보수에 많은 공수가 들게 된다.

 

문제점 정리

1. 트랜잭션 문제
2. 예외 누수 문제
3. JDBC 코드가 반복되는 문제

이전에 사용했던 Service 코드를 살펴보면 위와 같은 문제가 발생한다. 위 문제들에 대해 아래에서 좀 더 자세히 정리해보고자 한다. 

 

트랜잭션 문제

가장 큰 문제는 트랜잭션을 적용하면서 생긴 문제들이다. 

• JDBC 구현 기술이 서비스 계층에 누수되는 문제(DataSource, SQLException 등등)
  • 서비스 계층은 가급적 순수해야한다. 기술 종속적이지 않다면, 구현 기술이 바뀌어도 서비스 계층 코드는 거의 변경하지 않고 처리할 수 있다. → Jdbc 기술을 데이터 접근 계층에 몰아넣는다.
  • 서비스 계층은 데이터 접근 계층에 의존한다. 데이터 접근 계층에서 사용하는 기술이 바뀔 수 있기 때문에 결합도를 낮추기 위해 데이터 접근 계층을 구체 클래스가 아닌 인터페이스에 의존하는 것이 좋다. 
  • 서비스 계층은 특정 기술에 종속되지 않아야 한다. 데이터 계층에 JDBC 코드를 몰아두었는데, 결국 트랜잭션 적용을 위해서 서비스 계층은 JDBC 기술에 종속적이게 되었다 (DataSource / SQL Exception 등)
• 트랜잭션 동기화 문제 
  • 같은 트랜잭션을 유지하기 위해서는 커넥션을 파라미터로 넘겨야 한다.
    • 이 과정에서 같은 기능을 사용하더라도 트랜잭션 유지 / 트랜잭션 유지 X에 따라 메서드를 분리해야한다.
  • 트랜잭션을 적용하기 위한 반복되는 코드가 있음 : Try / Catch / Commit / RollBack 등등..이 계속 반복된다. 

 

예외 누수 문제

• 데이터 접근 계층의 JDBC 구현 기술 예외(SQL Exception)가 서비스 계층으로 전파된다. 
  • SQL Exception은 JDBC 전용 기술이다. 따라서 데이터 접근 기술이 Jdbc → JPA로 변경 시, 그에 맞는 예외로 변경되어야한다. 즉, 서비스 계층에 SQL Exception이 Jpa Exception 등으로 변경되어야 한다. 
  • 이 문제를 해결하기 위해 데이터 접근 계층에서 이 예외를 처리하거나, RunTimeException으로 변경해서 예외를 던져야한다.

 

JDBC 반복 문제

지금까지 작성한 MemberRepository 코드는 순수한 JDBC를 사용했다. 유사한 코드의 반복이 많다.

• Try / Catch / Finally를 이용한 예외 처리
• getConnection() / Connection.commit() / Connection.rolback() 등

 

스프링의 문제 해결

스프링은 서비스 계층을 순수하게 유지하면서, 위에서 언급된 문제들을 해결할 수 있는 다양한 방법과 기술들을 제공한다.

 

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트랜잭션 추상화의 필요성

MemberServiceV1 / MemberServiceV2는 트랜잭션을 적용하기 위해 Jdbc 기술에 의존하고 있다. 이 때, 트랜잭션을 적용하기 위해 사용되는 기술이 Jdbc → JPA로 바뀌게 되면 서비스 계층에서 트랜잭션과 관련된 코드의 수정이 필요해진다. 

앞서 각 DB마다 Connection을 얻어오는 방법이 달라 DataSource 인터페이스로 Connection을 얻어오는 방법을 추상화 한 것처럼, 각 DB 접근 기술마다 트랜잭션을 사용하는 방법이 다르기 때문에 트랜잭션의 추상화가 필요해진다.

 

구현 기술에 따른 트랜잭션 사용법 → 차이가 있음.

트랜잭션은 원자 단위로 비즈니스 로직을 처리하기 위해 사용한다.

• JDBC : con.setAutoCommit(false)
• JPA : transaction.begin()

구현 기술마다 트랜잭션을 사용하는 방법이 다르다. 이런 이유 때문에 트랜잭션을 시작하는 것만해도 내부적으로 코드를 변경해야한다. 

 

Jdbc 트랜잭션 사용 예시

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 트랜잭션 사용 예시

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
}

위의 코드들을 보면 Jdbc / JPA가 각각 트랜잭션을 얻기 위해 얼마나 다른 코드가 필요한지를 볼 수 있다. 예를 들어 Jdbc는 con.setAutoCommit(false)로 트랜잭션을 실행한다. 반면 JPA.는 transaction.begin()을 통해 트랜잭션을 시작해준다. 다시 한번 이야기하지만, 각 DB 접근 기술마다 트랜잭션을 사용하는 방법이 다르기 때문에 트랜잭션을 사용하는 방법의 추상화가 필요하다.

 

JDBC 트랜잭션 의존

• Repository(직접 의존), Service 계층(SQL Exception)에서 JDBC 기술에 의존.
• JDBC → JPA 기술로 변경 시, Repository, Service 계층은 JDBC에서 JPA로 의존이 변경된다.

이렇게 JDBC 기술을 사용하다가 JPA 기술로 변경하게 되면, 서비스 계층의 코드도 JPA 기술을 사용할 수 있도록 함께 수정해야한다. 이렇게 하나를 변경했는데, 여러 곳에서 변경이 발생하는 이유는 '단일 원칙 책임'을 위배해서다. 서비스 계층에 너무 책임을 가지고 있기 때문이다. 

 

트랜잭션 추상화

위에서 볼 수 있듯이 현재 트랜잭션을 사용하는 방법이 다르다. 따라서 DB 접근 기술이 어떻게 되느냐에 따라 서비스 계층에서 트랜잭션을 시작하는 방법이 바뀌고, 코드의 수정이 필요해진다. 이 문제를 해결하려면 트랜잭션 기능을 추상화하면 된다

다음과 같이 추상화 인터페이스를 도입한다.

• 각 인터페이스를 구현한 구현체를 기술별로 만든다.
  • JdbcTxManager : JDBC 트랜잭션 기능을 제공하는 구현체
  • JpaTxManager : JPA 트랜잭션 기능을 제공하는 구현체

인터페이스를 이용한 트랜잭션 추상화

• 트랜잭션 인터페이스를 도입하고, 서비스 계층은 트랜잭션 인터페이스를 의존한다. 서비스 계층에는 트랜잭션 인터페이스를 구현한 구현체를 DI 해준다.
• 서비스 계층은 인터페이스 이용 + DI를 이용하기 때문에 DB 접근 기술 변경이 되어도 OCP 원칙을 지킬 수 있게 되었다.

 

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스프링의 트랜잭션 추상화

• 스프링은 이미 PlatformTransactionManager 인터페이스를 도입했고, 각 DB 접근기술마다 이 인터페이스에 대한 구현체를 만들어두었다. 따라서 서비스 계층이 트랜잭션에 접근하는 방법은 인터페이스를 통해 추상화 되었다.
• 스프링 트랜잭션 추상화의 핵심은 PlatformTransactionManager 인터페이스다. 서비스 로직은 PlatformTransactionManager에만 의존한다.

 

 

PlatformTransactionManager 인터페이스 (스프링 트랜잭션 추상화 핵심)

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;
    }

• PlatformTransactionManager 인터페이스는 다음 메서드를 통해 트랜잭션 처리를 추상화한다.
  • getTransaction() 
    • 이름이 getTransaction()인 이유는 기존에 진행 중인 트랜잭션이 있는 경우, 해당 트랜잭션에 참여할 수 있도록 하기 때문이다.
    • 진행 중인 트랜잭션이 없는 경우, 새로운 트랜잭션을 시작한다.
  • commit() : 트랜잭션을 커밋한다.
  • rollback() : 트랜잭션을 롤백한다. 

 

정리

1. 서비스 계층은 최대한 순수 자바 코드로 작성되어야 한다.
2. 서비스 계층에서 트랜잭션을 실행하기 때문에 서비스 계층은 트랜잭션에 의존성을 가진다. 이 때, 각 DB 접근기술마다 트랜잭션을 얻는 방법이 다르다.
3. 트랜잭션을 얻는 방법이 다르기 때문에 DB 접근 기술이 변경되면 서비스 계층의 트랜잭션을 얻어오기 위한 코드의 수정이 필요하다. OCP 위배 되기 때문에 이 부분의 개선이 필요했고, 인터페이를 통한 트랜잭션 추상화를 도입해서 문제를 해결할 수 있다.
4. 스프링은 PlatformTransactionManager 인터페이스를 이용해 트랜잭션을 얻는 방법을 추상화 해두었다.