[스프링] 트랜잭션과 @Transactional 어노테이션

트랜잭션

• 트랜잭션이란 논리적 작업 단위를 의미한다
• 스프링에서는 트랜잭션을 직접 설정할 수 있다
• 트랜잭션을 시작한다는 의미는 수동 커밋 모드를 설정한다는 것을 의미 할 수 있다
  • 자동 커밋 모드는 SQL마다 커밋이 실행된다

• 사용자 요청마다 커넥션을 생성하면 커넥션은 세션을 만들고 세션은 트랜잭션을 시작한다

• RuntimeException, Error 발생시 rollback
• CheckedException 발생시 commit

트랜잭션 매니저

• 트랜잭션을 시작하고 결과에 따라 commit or rollback을 한다

public interface PlatformTransactionManager extends TransactionManager {
   // 트랜잭션 시작
   TransactionStatus getTransaction(@Nullable TransactionDefinition definition) throws TransactionException;

   void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException;

   void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;
}

• 각 플랫폼은 PlatformTransactionManager를 구현한 구현체를 갖고 있다

트랜잭션 동기화 매니저

• 트랜잭션을 유지하기 위해서는 처음부터 끝까지 같은 커넥션을 사용해야 한다
• 트랜잭션이 시작된 커넥션을 보관하는 역할을 한다

public abstract class TransactionSynchronizationManager {
   private static final ThreadLocal<Map<Object, Object>> resources = new NamedThreadLocal<>("Transactional resources");
   ...
   @Nullable
   public static Object getResource(Object key) {
      Object actualKey = TransactionSynchronizationUtils.unwrapResourceIfNecessary(key);
      return doGetResource(actualKey);
   }
   ...
}

1. 트랜잭션 매니저가 데이터소스를 통해 커넥션을 만들고 트랜잭션을 시작
2. 트랜잭션 매니저는 트랜잭션이 시작된 커넥션을 동기화 매니저에 보관
3. 리포지토리는 보관된 커낵션을 꺼내 사용
4. 트랜잭션이 종료되면 트랜잭션 메니저는 결과에 따라 commit or rollback을 하고 보관된 커넥션을 들고와 트랜잭션을 종료하고 커넥션을 종료

@Transactional

org.springframework.transaction.annotation

• 스프링에서 선언적 트랜잭션을 설정하는 어노테이션
• 클래스나 메서드 레벨에서 사용해서 트랜잭션을 설정할 수 있다
• Spring AOP를 사용해 프록시 패턴으로 구현된다
• 프록시객체는 PlatformTransactionManager를 사용해 트랜잭션을 시작하고 결과에 따라 commit or rollback을 한다

• public에만 트랜잭션 적용
  • 스프링의 트랜잭션 AOP는 public에만 적용되도록 기본으로 설정되어 있다.
  • 왜냐하면 트랜잭션은 주로 비즈니스 로직의 시작점에 걸게 되는데 이 부분은 대부분 외부에 열어주는 포인트이다
  • private: 실제 객체를 상속받을 수 없어 프록시 생성 불가능

트랜잭션 프록시 동작방식

@Slf4j
@Service
static class BasicService {
   @Transactional
   public void tx() {
      log.info("call tx");
      boolean txActive = TransactionSynchronizationManager.isActualTransactionActive();
      log.info("tx active={}", txActive);    // true
   }

   public void nonTx() {
      log.info("call nonTx");
      boolean txActive = TransactionSynchronizationManager.isActualTransactionActive();
      log.info("tx active={}", txActive);    // false
   } 
}

@Slf4j
@SpringBootTest
public class TxBasicTest {
   @Autowired
   BasicService basicService;

   @Test
   void proxyCheck() {
      log.info("aop class={}", basicService.getClass());    // BasicService$$EnhancerBySpringCGLIB..
      assertThat(AopUtils.isAopProxy(basicService)).isTrue();
   }

   @Test
   void txTest() {
      basicService.tx();
      basicService.nonTx();
   }

• @Transcational을 하나라도 포함하고 있는 클래스는 프록시를 생성해 스프링 컨테이너에 등록한다
• 클라이언트가 @Transcational 메서드를 호출했을 경우
  • 해당 메서드는 트랜잭션 대상이기 때문에 프록시는 트랜잭션을 시작하고[=공통 로직] 실제 객체의 메서드를 실행한다
  • 메서드 실행이 종료되면 다시 프록시로 돌아와 결과에 따라 commit 이나 rollback이 수행된다
• 클라이언트가 @Transcational이 아닌 메서드 호출했을 경우
  • 프록시는 트랜잭션을 시작하지 않고 바로 실제 객체의 메서드를 실행한다

readOnly 속성

• 트랜잭션을 읽기전용으로 설정하여 데이터가 의도치않게 변경되는 것을 방지한다
• readOnly 트랜잭션이 시작된 이후 INSERT, UPDATE, DELETE가 실행되면 예외 발생
• 플랫폼별 성능 최적화 결과
  • Hibernate : FlushMode.MANUAL로 설정하여 스냅샷을 기록하지 않아 더티체킹을 생략해 성능상의 이점이 있다
  • JdbcTemplate : 변경 기능 실행시 예외발생
  • JDBC Driver : 변경 쿼리 발생시 예외발생 (DB와 드라이버 버전에 따라 다름)

isolation 속성

• 동시에 여러 트랜잭션에 의해 변경 사항이 어떻게 적용되는 지를 설정
• 격리 수준 레벨이 올라갈 수록 성능 저하의 우려가 생긴다

부작용

1. Dirty Read : 변경사항이 commit되지 않은 값을 다른 트랜잭션이 읽는 경우
   ex) 트랜잭션A가 어떤 값을 1 -> 2로 변경하고 아직 커밋하지 않았을 때 트랜잭션B가 같은 값을 읽는 경우 2를 조회한다
2. Non-Repeatable Read : 한 트랜잭션 내에서 값을 조회할 때, 동시성 문제로 인하여 같은 쿼리를 실행했을 때 다른 결과를 반환하는 경우
   ex) 트랜잭션A가 어떤 값 1을 조회했다. 이 때, 트랜잭션B가 그 값을 1 -> 2로 변경하고 커밋한 후 트랜잭션A가 다시 조회할 경우 2를 조회하게 된다
3. Phantom Read : 다른 트랜잭션에서 수행하는 삽입/삭제로 인해 한 트랜잭션 내에서 같은 쿼리를 실행했을 때 결과 레코드가 다른경우

1. DEFAULT

• 기본 값(DBMS의 isolation 레벨을 따름)

2. READ_UNCOMMITTED (L0)

• 커밋되지 않은(트랜잭션이 진행중인) 데이터에 대한 읽기를 허용
• 모든 부작용 발생

3. READ_COMMITTED (L1)

• 커밋된 데이터만 읽기 허용
• 즉, 어떤 데이터가 변경되는 중일때 해당 데이터에 다른 트랜잭션이 접근 할 수 없다
• 일반적으로 많이 사용하는 레벨
• Dirty Read 방지

4. REPEATABLE_READ (L2)

• 트랜잭션이 완료될 때까지 SELECT문이 사용하는 모든 데이터에 shared lock이 걸려 그 데이터의 수정이 불가하다
• Dirty Read, Non-Repeatable Read 방지

5. SERIALIZABLE (L3)

• MVCC(동시 접근)을 막는다
  • MVCC : Multi-Version Coucurrency Control (다중버전 동시성 제어)
• 순차적으로 실행하는 것과 동일한 결과를 갖는다
• Dirty Read, Non-Repeatable Read, Phantom Read 방지

propagation 속성

• 둘 이상의 트랜잭션을 사용할 때 트랜잭션의 범위를 설정

• 논리 트랜잭션 : 트랜잭션 매니저를 통해 트랜잭션을 사용하는 단위
• 물리 트랜잭션 : 실제 DB에 적용되는 트랜잭션
• 물리 트랜잭션 안에 논리 트랜잭션을 포함시킨다
• 원칙
  • 모든 논리 트랜잭션이 commit되어야 물리 트랜잭션이 커밋된다 AND조건
  • 하나의 논리 트랜잭션이라도 rollback되면 물리 트랜잭션도 롤백된다 OR조건

1. REQUIRED (기본값)

• 기존 트랜잭션이 있다면 그 트랜잭션에 참여해 하나의 트랜잭션처럼 만들어 준다
  • 참여한다는 것은 추가된 내부 트랜잭션이 외부 트랜잭션을 그대로 이어 받아 따른다는 것이다
  • 1개의 물리 트랜잭션에 2개의 논리 트랜잭션이 존재(하나의 물리 트랜잭션으로 묶임)
• 기존 트랜잭션이 없다면 새로운 트랜잭션을 생성한다

@Test
void inner_commit() {
   log.info("외부 트랜잭션 시작");
   TransactionStatus outer = txManager.getTransaction(new DefaultTransactionAttribute());
   log.info("outer.isNewTransaction()={}", outer.isNewTransaction());  // true

   log.info("내부 트랜잭션 시작");
   TransactionStatus inner = txManager.getTransaction(new DefaultTransactionAttribute());
   log.info("inner.isNewTransaction()={}", inner.isNewTransaction());  // false
   
   log.info("내부 트랜잭션 커밋");
   txManager.commit(inner);
   log.info("외부 트랜잭션 커밋");
   txManager.commit(outer);
}

1. getTransaction()으로 외부 트랜잭션 시작
2. 트랜잭센 매니저는 데이터소스를 통해 커넥션 생성
3. 수동 커밋모드로 설정하고 물리 트랜잭션 시작
4. 트랜잭션 메니저는 커넥션을 트랜잭션 동기화 매니저에 보관
5. TransactionStatus에 트랜잭션 생성결과를 담아서 반환
6. 비즈니스 로직 실행
7. 비즈니스 로직 내부에서 getTransaction()으로 내부 트랜잭션 시작
8. 트랜잭션 매니저는 트랜잭션 동기화 매니저를 통해 기존 트랜잭션 존재여부 확인
9. 이미 존재한다면 기존 트랜잭션을 사용
10. TransactionStatus에 트랜잭션 생성결과를 담아서 반환

11. 나머지 비즈니스 로직 수행

12. 내부 트랜잭션 내의 로직 종료 후 커밋
13. 내부 트랜잭션은 신규 트랜잭션이 아니기 때문에 commit을 호출하지 않고 내부 트랜잭션 종료
14. 외부 트랜잭션 로직 종료 후 커밋
15. 외부 트랜잭션은 신규 트랜잭션이기에 commit 실행 후 외부 트랜잭션 종료
16. 물리 트랜잭션 종료

• 내부 트랜잭션 롤백시
  • 내부 트랜잭션은 신규 트랜잭션이 아니기 때문에 물리 트랜잭션을 건드릴 수 없다
  • 트랜잭션 동기화 매니저에 rollbackOnly=true로 표시해 외부 트랜잭션에서 확인 할수 있도록 한다

2. REQUIRES_NEW

• 항상 새로운 트랜잭션을 생성한다
  • 항상 다른 트랜잭션을 쓰기 때문에 다른 커넥션을 사용한다
• 기존 트랜잭션이 있다면 잠시 보류시킨다

@Test
void inner_rollback_requires_new() {
   log.info("외부 트랜잭션 시작");
   TransactionStatus outer = txManager.getTransaction(new DefaultTransactionAttribute());
   log.info("outer.isNewTransaction()={}", outer.isNewTransaction());  // true

   log.info("내부 트랜잭션 시작");
   DefaultTransactionAttribute definition = new DefaultTransactionAttribute();
   definition.setPropagationBehavior(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW);
   TransactionStatus inner = txManager.getTransaction(definition);
   log.info("inner.isNewTransaction()={}", inner.isNewTransaction());  // true
   
   log.info("내부 트랜잭션 롤백");
   txManager.rollback(inner);
   log.info("외부 트랜잭션 커밋");
   txManager.commit(outer);
}

• 내부 트랜잭션에서도 새로운 트랜잭션을 생성하기 때문에 새로운 커넥션을 열어 트랜잭션 동기화 매니저에 보관한다
• 여기서 con2가 새로 생성되면 기존에 실행되던 con1은 연결이 확립된 상태로 보류상태가 된다

• 내부 트랜잭션 역시 새로운 트랜잭션이기 때문에 내부 트랜잭션은 물리 롤백이 실행되고 종료된다
• 그 후 보류되었던 외부 트랜잭션이 이어서 실행된다

3. SUPPORT

• 기존 트랜잭션이 없다면 트랜잭션 없이 로직을 수행한다
• 기존 트랜잭션이 있다면 기존 트랜잭션에 참여한다

4. NOT_SUPPORT

• 트랜잭션을 사용하지 않는다
• 기존 트랜잭션이 있다면 잠시 보류시킨다

5. MANDATORY

• 트랜잭션이 반드시 존재해야 한다
• 기존 트랜잭션이 없다면 예외 발생 IllegalTransactionStateException
• 기존 트랜잭션이 있다면 기존 트랜잭션에 참여한다

6. NEVER

• 트랜잭션을 사용하지 않는다
• 기존 트랜잭션이 있다면 예외 발생 IllegalTransactionStateException

7. NESTED

• 기존 트랜잭션이 없다면 새로운 트랜잭션을 생성한다
• 기존 트랜잭션이 있다면 그 트랜잭션에 중첩해서 트랜잭션을 생성한다