[JPA] Transactional

📌 개인적인 공간으로 공부를 기록하고 복습하기 위해 사용하는 블로그입니다.
정확하지 않은 정보가 있을 수 있으니 참고바랍니다 :😸
[틀린 내용은 댓글로 남겨주시면 복받으실거에요]

Transaction Intro

• 애플리케이션에서 사용하는 데이터의 무결성을 보장하는 핵심적인 역할
• 이때동안 만든 커피주문 시스템에서 발생할 수 있는 Transaction 사례
  1. 주문 중 네트워크 오류로 결제 실패했는데 DB에 주문이 정상등록 되어 커피 수만큼 스탬프가 찍힌 경우
  2. 결제를 했는데 DB에 정상 등록이 되지 않아 회원이 커피를 받지 못했을 때
  3. 주문은 정상 등록 되었는데 스탬프 횟수만 DB에 업데이트 하는 중에 에러가 발생해서 누적이 되지 않았을 경우

ACID 원칙

5월에 DB에서 했지만 중요하니까 한번 더 정리해봄!

1. 원자성(Atomicity)
   • 트랜잭션에서의 원자성이란 작업을 더 이상 쪼갤 수 없음을 의미
   • 따라서 논리적으로 하나의 작업으로 인식해서 둘 다 성공하든가 둘 다 실패하든가(All or Nothing)중에서 하나로만 처리되는 것이 보장되어야 함.
2. 일관성(Consistency)
   • 일관성은 트랜잭션이 에러 없이 성공적으로 종료될 경우, 비즈니스 로직에서 의도하는 대로 일관성 있게 저장되거나 변경되는 것을 의미
   • 주문한 커피의 수만큼, 스탬프 횟수가 증가한다는 비즈니스 로직에 맞게 저장되거나 변경되어야 함. 만약에 3이 아닌 숫자로 증가한 값이 조회된다면 일관성에 위배되는 것
3. 격리성(Isolation)
   • 격리성은 여러 개의 트랜잭션이 실행될 경우 각각 독립적으로 실행이 되어야 함을 의미
   • 예를 들어 우리가 컴퓨터에서 워드 작업을 하고 있고, 동시에 뮤직 플레이어로 음악을 듣고 있다면 우리 눈에는 보이지 않지만 CPU는 위 두 가지 프로세스를 아주 빠른 속도로 번갈아가면서 실행을 시키는 것
   • 이처럼 데이터베이스 역시 성능 향상을 목적으로 한 개 이상의 트랜잭션을 번갈아가면서 처리할 수 있는데, 이 경우 각 트랜잭션이 다른 트랜잭션에 영향을 주지 않고 독립적으로 실행이 되어야 한다는 것이 바로 격리성(Isolation).
4. 지속성(Durability)

   • 트랜잭션이 완료되면 그 결과는 지속되어야 한다는 의미

   • 즉, 지속성은 데이터베이스가 종료되어도 데이터는 물리적인 저장소에 저장되어 지속적으로 유지되어야 한다는 의미

     
     

트랜잭션 커밋(commit)과 롤백(rollback)

Commit

• 커밋(commit)은 모든 작업을 최종적으로 데이터베이스에 반영하는 명령어로써 commit 명령을 수행하면 변경된 내용이 데이터베이스에 영구적으로 저장됨.
• 만약 commit 명령을 수행하지 않으면 작업의 결과가 데이터베이스에 최종적으로 반영되지 않음
• commit 명령을 수행하면, 하나의 트랜젝션 과정은 종료

롤백(rollback)

• 롤백(rollback)은 작업 중 문제가 발생했을 때, 트랜잭션 내에서 수행된 작업들을 취소한다.
• 따라서 트랜잭션 시작 이 전의 상태로 되돌아 가게 됨.

인메모리 DB 특성상 (H2는 인메모리 DB다) , 인메모리 DB란? ↔

JPA의 tx.commit() 내부

🍒 JPA tx.commit() 호출 과정 이해를 위한 클래스 다이어그램 관계도

​

• 추상화되어있어서 구현체를 쭉 지나가다보면 마지막에 Command가 있음.
• 우리가 JPA API를 사용해서 commit을 수행하는 작업은 너무나도 간단한 작업인데, 내부적으로는 아주 복잡한 과정을 거쳐서 최종적으로 commit 명령이 데이터베이스에 전달

하나의 작업 단위로 묶어서 처리해야 되는 상황에서는 어떤 식으로 트랜잭션을 적용하면 좋을지에 대해서 꼭 고민해보기

선언형 방식의 트랜잭션

🔑 요약

✔️ Class level과 Method level에 설정 가능, 둘 다 설정했을 경우에는 Method가 우선순위를 가지게 된다

✔️ Checked exception는 @Transactional 애너테이션만 추가해서는 rollback이 되지 않음 → 속성에 rollbackFor로 지정해 주어야 함

✔️ Ex ) @Transactional(rollbackFor = {SQLException.class, DataFormatException.class})

애너테이션 방식 @Transactional

1. class level에 적용

    ...
    **import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;**
       
    @Service
    @Transactional   // (1)
    public class MemberService {
        private final MemberRepository memberRepository;
       
        public MemberService(MemberRepository memberRepository) {
            this.memberRepository = memberRepository;
        }
       
        public Member createMember(Member member) {
            verifyExistsEmail(member.getEmail());
       
            return memberRepository.save(member);
        }
    		...
    }
   

   • MemberRepository의 기능을 이용하는 모든 메서드에 트랜잭션이 적용

2. JPA 로그레벨 설정

    spring:
      h2:
        console:
          enabled: true
          path: /h2
      datasource:
        url: jdbc:h2:mem:test
      jpa:
        hibernate:
    ...
    ...
       
    logging:         # (1) 로그 레벨 설정
      level:
        org:
          springframework:
            orm:
              jpa: DEBUG
   

3. 콘솔 log 확인

   • application 실행하여 Postman으로 회원 등록 후 log 확인

    ...
    2024-06-25 22:19:55.876 DEBUG 46820 --- [nio-8080-exec-4] o.s.orm.jpa.JpaTransactionManager        
    : Found thread-bound EntityManager [SessionImpl(1398140194<open>)] for JPA transactio      
      //(1)
    : **Creating new transaction with name** [org.springframework.data.jpa.repository.support.SimpleJpaRepository.save]
       
    : PROPAGATION_REQUIRED,ISOLATION_DEFAULT
      //(2)
    2024-06-25 22:19:55.887 DEBUG 46820 --- [nio-8080-exec-4] o.s.orm.jpa.JpaTransactionManager        
    : Initiating transaction commit
    2024-06-25 22:19:55.887 DEBUG 46820 --- [nio-8080-exec-4] o.s.orm.jpa.JpaTransactionManager        
    : Committing JPA transaction on EntityManager [SessionImpl(1398140194<open>)]
    2024-06-25 22:19:55.899 DEBUG 46820 --- [nio-8080-exec-4] o.s.orm.jpa.JpaTransactionManager        
    : Not closing pre-bound JPA EntityManager after transaction   //(3)
      //(4)
    2024-06-25 22:19:55.910 DEBUG 46820 --- [nio-8080-exec-4] o.j.s.OpenEntityManagerInViewInterceptor 
    : Closing JPA EntityManager in OpenEntityManagerInViewIntercepto
   

   • (1) : CoffeeService의 createCoffee() 메서드가 호출되면서 새로운 트랜잭션이 생성
   • (2) : 트랜잭션에서 commit이 일어나고 있음
   • (3) : 트랜잭션이 종료됨
   • (4) : JPA의 EntityManager를 종료

   
   

4. roolback 동작 유무 확인

   • createMember() 메서드에서 회원 정보 저장하고 메서드가 종료되기 전에 강제로 예외 발생시키기.

     

     롤백 후 예외 던짐.

     

     

   
   

   
   

Checked Exception

• Checked 예외로 할려면 실행조차 되지 않기 때문에 throw로 던져야 실행할 수 잇음.

• 이 예외도 롤백해주세요 라고 attribute 넣어야 함 → 안 넣으면 롤백 안됨!

  

Class Level 과 Method Level에 적용시

1. 클래스 레벨과 메서드 레벨의 트랜잭선 적용 순서
   • 클래스 레벨에만 @Transactional이 적용된 경우
     • 클래스 레벨의 @Transactional 애너테이션이 메서드에 일괄 적용됨
   • 클래스 레벨과 메서드 레벨에 함께 적용된 경우
     • 메서드 레벨의 @Transactional 애너테이션이 적용됨
     • 만약 메서드 레벨에 @Transactional 애너테이션이 적용되지 않았을 경우, 클래스 레벨의 @Transactional 애너테이션이 적용

2. 메서드레벨에서 @Transactional(readOnly = true) 적용

   → 읽기 전용으로 설정 하는 것 :

   → 이유 : commit이 되지 않아 영속성 컨텍스트에 flush도 하지 않고 스냅샷을 생성하지 않으므로 불필요한 추가동작을 줄일 수 있음.

   → 즉 조회 메서드에는 readOnly=true 로 설정하여 JPA가 자체적으로 성능 최적화 과정을 거치도록 하는 것을 권장!

여러 작업이 하나의 트랜잭션으로 묶일 경우

​

• OrderService에서 createOrder() 메서드를 호출할 경우, 내부에서 주문 정보 저장을 위한 트랜잭션이 하나 시작되며, 다음으로 memberService.updateStamp() 메서드 호출을 통해서 MemberService에서 스탬프 업데이트를 위한 트랜잭션이 하나 더 시작됨
• 만약 독립적으로 실행된다면 updateStamp() 동작에서 예외가 발생할 경우 스탬프 숫자는 업데이트되지 않았는데 주문 정보는 저장되는 원치 않는 상황이 발생함

​

• 트랜잭션이 하나로 묶이면 MemberService의 updateStamp() 메서드 작업을 처리하는 도중에 예외가 발생해도 두 클래스에서 작업을 처리하는 메서드들이 모두 하나의 트랜잭션 경계 내에 있으므로 모두 rollbacK 됨

Attribute 설정으로 Transaction 전파와 격리가 가능.

🔎 트랜잭션 전파 (Transaction Propagation)

트랜잭션의 경계에서 진행 중인 트랜잭션이 존재할 때 또는 존재하지 않을 때, 어떻게 동작할 것인지 결정하는 방식을 의미

1. @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
   • 현재 진행 중인 트랜잭션이 존재하면 해당 트랜잭션을 사용하고, 존재하지 않으면 새 트랜잭션을 생성하도록 해줌
   • 일반적으로 가장 많이 사용되는 propagation 유형의 디폴트 값
2. @Transactional(Propagation.REQUIRES_NEW)
   • 이미 진행 중인 트랜잭션과 무관하게 새로운 트랜잭션이 시작
   • 기존에 진행 중이던 트랜잭션은 새로 시작된 트랜잭션이 종료할 때까지 중지됨
3. @Transactional(Propagation.MANDATORY)
   • 진행 중인 트랜잭션이 없으면 예외를 발생시킴
4. @Transactional(Propagation.NOT_SUPPORTED)
   • 트랜잭션을 필요로 하지 않음을 의미
   • 진행 중인 트랜잭션이 있으면 메서드 실행이 종료될 때까지 진행 중인 트랜잭션은 중지되며, 메서드 실행이 종료되면 트랜잭션을 계속 진행
5. @Transactional(Propagation.NEVER)
   • 트랜잭션을 필요로 하지 않음을 의미
   • 진행 중인 트랜잭션이 존재할 경우에는 예외를 발생시킴

🔎 트랜잭션 격리 레벨(Isolation Level)

트랜잭션은 다른 트랜잭션에 영향을 주지 않고, 독립적으로 실행되어야 하는 격리성이 보장되어야 하는데 Spring은 이러한 격리성을 조정할 수 있는 옵션을 @Transactional 애너테이션의 isolation 애트리뷰트를 통해 제공함

1. @Transactional (Isolation.DEFAULT)

   • 데이터베이스에서 제공하는 기본 값

2. @Transactional(Isolation.READ_UNCOMMITTED) 다른 트랜잭션에서 커밋하지 않은 데이터를 읽는 것을 허용함

3. @Transactional(Isolation.READ_COMMITTED) 다른 트랜잭션에 의해 커밋된 데이터를 읽는 것을 허용함

4. @Transactional(Isolation.REPEATABLE_READ) 트랜잭션 내에서 한 번 조회한 데이터를 반복해서 조회해도 같은 데이터가 조회되도록 함

5. @Transactional(Isolation.SERIALIZABLE) 동일한 데이터에 대해서 동시에 두 개 이상의 트랜잭션이 수행되지 못하도록 함

   트랜잭션의 격리 레벨은 일반적으로 데이터베이스나 데이터소스에 설정된 격리 레벨을 따르는 것이 권장되므로, 이러한 격리 레벨이 있다고 이해하면 된다.

   
   

AOP 방식의 트랜잭션 적용

비즈니스 로직에 적용하지 않고, 트랜잭션을 적용하는 방법

import org.springframework.aop.Advisor;
import org.springframework.aop.aspectj.AspectJExpressionPointcut;
import org.springframework.aop.support.DefaultPointcutAdvisor;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.transaction.TransactionDefinition;
import org.springframework.transaction.TransactionManager;
import org.springframework.transaction.interceptor.*;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

// (1)
@Configuration
public class TxConfig {
    private final TransactionManager transactionManager;

		// (2)
    public TxConfig(TransactionManager transactionManager) {
        this.transactionManager = transactionManager;
    }

    @Bean
    public TransactionInterceptor txAdvice() {
        NameMatchTransactionAttributeSource txAttributeSource =
                                    new NameMatchTransactionAttributeSource();

				// (3)
        RuleBasedTransactionAttribute txAttribute =
                                        new RuleBasedTransactionAttribute();
        txAttribute.setPropagationBehavior(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED);

				// (4)
        RuleBasedTransactionAttribute txFindAttribute =
                                        new RuleBasedTransactionAttribute();
        txFindAttribute.setPropagationBehavior(
                                        TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED);
        txFindAttribute.setReadOnly(true);

				// (5)
        Map<String, TransactionAttribute> txMethods = new HashMap<>();
        txMethods.put("find*", txFindAttribute);
        txMethods.put("*", txAttribute);

				// (6)
        txAttributeSource.setNameMap(txMethods);

				// (7)
        return new TransactionInterceptor(transactionManager, txAttributeSource);
    }

    @Bean
    public Advisor txAdvisor() {
				// (8)
        AspectJExpressionPointcut pointcut = new AspectJExpressionPointcut();
        pointcut.setExpression("execution(* com.codestates.coffee.service." +
                "CoffeeService.*(..))");

        return new DefaultPointcutAdvisor(pointcut, txAdvice());  // (9)
    }
}

AOP 방식으로 트랜잭션을 적용하는 순서

1. AOP 방식으로 트랜잭션을 적용하기 위한 Configuration 클래스 정의

   (1)과 같이 @Configuration 애너테이션을 추가하며 Configuration 클래스를 정의

2. TransactionManager DI

   애플리케이션에 트랜잭션을 적용하기 위해서는 TransactionManager 객체가 필요 → (2)와 같이 TransactionManager 객체를 DI 받습니다.

3. 트랜잭션 어드바이스용 TransactionInterceptor 빈 등록

   Spring에서는 TransactionInterceptor를 이용해서 대상 클래스 또는 인터페이스에 트랜잭션 경계를 설정하고 트랜잭션을 적용할 수 있다.

   • 트랜잭션 애트리뷰트 지정
     • 트랜잭션 애트리뷰트는 메서드 이름 패턴에 따라 구분해서 적용 가능하기 때문에 (3), (4)와 같이 트랜잭션 애트리뷰트를 설정할 수 있다.
     • (3)은 조회 메서드를 제외한 공통 트랜잭션 애트리뷰트이고, (4)는 조회 메서드에 적용하기 위한 트랜잭션 애트리뷰트
   • 트랜잭션을 적용할 메서드에 트랜잭션 애트리뷰트 매핑
     • 설정한 트랜잭션 애트리뷰트는 (5)와 같이 Map에 추가하는데, Map의 key를 메서드 이름 패턴으로 지정해서 각각의 트랜잭션 애트리뷰트를 추가
     • 트랜잭션 애트리뷰트를 추가한 Map 객체를 (6)과 같이 txAttributeSource.setNameMap(txMethods)으로 넘겨줌
   • TransactionInterceptor 객체 생성
     • (7)과 같이 TransactionInterceptor의 생성자 파라미터로 transactionManager와 txAttributeSource를 전달

4. Advisor 빈 등록

   • 포인트 컷 지정
     • 이제 트랜잭션 어드바이스인 TransactionInterceptor를 타깃 클래스에 적용하기 위해 포인트 컷을 지정
     • (8)과 같이 AspectJExpressionPointcut 객체를 생성한 후, 포인트 컷 표현식으로 CoffeeService 클래스를 타깃 클래스로 지정

   • Advisor 객체 생성

     마지막으로 (9)와 같이 DefaultPointcutAdvisor의 생성자 파라미터로 포인트컷과 어드바이스를 전달해 준다.

     
     

• AOP가 적용되어있다는 것은 프록시패턴이 적용되어있다는것.

• 프록시객체는 원본객체와 달리 부가기능이 포함되어잇음.

• SPRING AOP는 가상의 프록시객체를 만들어서 중간에 낚아 챈 후 프록시객체가 실행됨 → 얘를 미리 만들어 놓지 않고 요청이 왔을 때 동적으로 만듬. 가상의 인위의 객체를 만들고 다쓰면 지워버림

• 내부적으로 GCLIB라는 기술을 사용,,

• AOP를 써서 TRANSACTION을 사용하고 있다는 것을 알아야 함. (Spring AOP ⇒ SPRING Transaction)

• 프록시는 앞단에 먼저 처리하는 과정을 처리하는 가상의 서버, 로그를 남기는 것도 프록시 - AOP가 적용된 것.

  
  

(참고) Springboot을 사용하지 않을 경우

@Configuration
@EnableTransactionManagement
public class JpaConfig{

    @Bean
    public LocalContainerEntityManagerFactoryBean entityManagerFactoryBean(){
        final LocalContainerEntityManagerFactoryBean em =
				new LocalContainerEntityManagerFactoryBean();
        em.setDataSource(dataSource());
        ...
        ...

        return em;
    }

		// (1)
    @Bean
    public DataSource dataSource() {
        final DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource();

				...
				...

        return dataSource;
    }

    @Bean
    public PlatformTransactionManager transactionManager(){
        JpaTransactionManager transactionManager
                = new JpaTransactionManager();    // (2)
        transactionManager.setEntityManagerFactory(
                entityManagerFactoryBean().getObject() );
        return transactionManager;
    }
}

• (1)과 같이 데이터베이스 커넥션 정보를 포함하고 있는 Datasource가 기본적으로 필요
• Spring에서 트랜잭션은 기본적으로 PlatformTransactionManager에 의해 관리되며, PlatformTransactionManager 인터페이스를 구현해서 해당 데이터 액세스 기술에 맞게 유연하게 트랜잭션을 적용할 수 있도록 추상화되어 있음
• 데이터 액세스 기술이 JPA이기 때문에 (2)와 같이 PlatformTransactionManager의 구현 클래스인 JpaTransactionManager를 사용

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