[Spring][인프런 스프링 DB] 트랜잭션(Transaction)과 락(Lock)

본 포스팅은 김영한 강사님의 인프런 강의 "스프링 DB 1편"을 정리한 포스팅입니다.

https://www.inflearn.com/course/%EC%8A%A4%ED%94%84%EB%A7%81-db-1/dashboard

스프링 DB 1편 - 데이터 접근 핵심 원리 - 인프런 | 강의

트랜잭션(Transaction)

은행에서 계좌 이체에 관련된 기능을 구현한다고 하자.

 

A가 5000원을 B에게 입금한다고 하면 A의 계좌에서 5000원을 감소시키고 B의 계좌에서 5000원을 증가시킬 것이다.

 

1. A의 계좌에서 5000원 감소
2. B의 계좌에서 5000원 증가

그런데 1번은 데이터베이스에 반영되었는데 2번이 오류가 발생하여 데이터베이스에 반영되지 않았다면 큰 문제가 발생한 것이다.

 

이를 해결하기 위해 트랜잭션(Transaction)을 사용한다.

 

트랜잭션은 ACID라고 불리는 다음 4가지를 보장해야 한다.

 

1. Automicity(원자성) : 트랜잭션 내부 작업들은 반드시 모두 성공하거나 모두 실패해야 한다. 몇 가지만 성공할 순 없다.
2. Consistency(일관성) : 트랜잭션은 일관성 있는 데이터베이스 상태를 유지해야한다.
3. Isolation(격리성) : 동시에 실행되는 트랜잭션은 서로 영향을 주지 말아야 한다. 
4. Durability(지속성) : 트랜잭션을 끝내면 결과가 항상 기록되어야 한다.

이 4가지 중 Isolation(격리성)의 경우 4가지 레벨로 나뉜다. 격리성을 완벽하게 할 수록 성능은 떨어진다.

 

1. READ UNCOMMITED(커밋되지 않은 읽기)
2. READ COMMITTED(커밋된 읽기)
3. REPEATABLE READ(반복 가능한 읽기)
4. SERIALIZABLE(직렬화 가능)

 

DB 세션과 연결 구조

1. 클라이언트는 DB 서버에 연결을 요청 후 커넥션을 맺는다.
2. 데이터베이스는 세션을 만든다.
3. 클라이언트는 1번에서 맺은 커넥션을 통해 SQL을 전달하면 세션은 SQL을 실행한다.
4. 세션은 트랜잭션을 시작하고 커밋, 롤백으로 트랜잭션을 종료한다.
5. 사용자가 커넥션을 닫거나 DB 관리자가 세션을 종료하면 세션이 종료된다.

참고로 커넥션 풀이 10개의 커넥션을 생성하면 세션도 10개 만들어진다.

 

트랜잭션을 사용하려면 우선 자동 커밋을 사용하지 않고 수동 커밋을 사용한다.

 

예를 들어 SQL 구문이 3줄이 있다고 하자.

 

자동 커밋의 경우 한 줄을 실행할 때마다 커밋을 하여 자동으로 데이터베이스에 반영이 된다.

 

수동 커밋의 경우 SQL 구문 3줄을 실행하고 그 다음에 커밋을 하여 데이터베이스에 한 번에 반영이 된다.

 

다음은 세션 1이 Member 테이블에 Insert 쿼리 2줄을 실행하고 아직 커밋을 하지 않은 상태이다.

위에서 보다싶이 세션 1의 경우 자신이 insert 한 행들을 확인할 수 있지만 세션 2는 세션 1이 insert 한 행들을 확인할 수 없다.

 

아직 세션 1이 커밋을 하지 않았기 때문이다.

 

세션 1이 커밋을 한다면 세션 2 또한 해당 데이터들을 조회할 수 있다.

만약 커밋을 하지 않고 롤백을 한다면 세션 1이 insert 한 행들이 반영되지 않을 것이다.

이렇게 수동 커밋을 SQL에서 사용하려면 다음과 같이 사용한다.

 

<commit>

set autocommit false; //수동 커밋 모드 (트랜잭션 시작)
insert into member(member_id, money) values ('data3',10000);
insert into member(member_id, money) values ('data4',10000);
commit; //수동 커밋 (트랜잭션 종료)

롤백을 하고 싶다면?

 

<rollback>

set autocommit false; //수동 커밋 모드 (트랜잭션 시작)
insert into member(member_id, money) values ('data3',10000);
insert into member(member_id, money) values ('data4',10000);
rollback; //롤백 (트랜잭션 종료)

이제 처음에 설명했던 계좌이체 문제를 해결할 수 있다.

 

A의 돈만 줄어들고 B의 돈은 늘어나지 않을 일이 없다.

 

"A의 돈이 줄어들고 B의 돈이 늘어난다." 혹은 "둘 다 아무 변화가 없다." 이 두 상태 중 하나가 된다.

 

DB 락

트래잭션만 사용한다고 문제가 완벽하게 해결되지는 않는다. 동시성 문제가 아직 존재한다.

 

A와 B 모두 C의 계좌에 2000원을 입금한다고 하자. 현재 C의 계좌에는 10000원이 있다.

 

1. A가 트랜잭션 시작
2. A가 C의 계좌에 2000원 입금 (A 세션에서 C의 계좌 잔액 : 12000)
3. B가 트랜잭션 시작
4. B가 C의 계좌에 2000원 입금 (B 세션에서 C의 계좌 잔액 : 12000)
5. A가 커밋 (C의 계좌 잔액 12000 반영)
6. B가 커밋 (C의 계좌 잔액 12000 반영)

실제로는 C의 계좌에는 14000이 존재해야하는데 12000만 존재하고 A와 B는 각각 계좌에서 2000원씩 빠져나갔다.

 

이 문제를 해결하기 위해서 락(Lock)이 존재한다.

 

A가 C 데이터를 변경하는 도중에는 B가 C 데이터에 접근하지 못하게 하는 것이다.

 

C의 락이 존재할 때만 C의 락을 가져올 수 있다. A가 C 데이터를 변경할 때는 C 락을 가져간다.

 

이후 B가 C 데이터를 변경하려고 접근하려는데 C 락이 없기 때문에 기다린다.

 

A가 커밋 혹은 롤백을 통해 트랜잭션을 종료하고 락을 반납한 다음에 B가 C 데이터를 변경할 수 있다.

 

락은 사용하려면 다음과 같이 LOCK_TIMEOUT을 해준다.

SET LOCK_TIMEOUT 60000;
set autocommit false;
update member set money=1000 where member_id = 'memberA';

락을 기다리는 시간을 설정하는 것으로 락이 없다면 락이 생길 때까지 기다린다.

 

보통 데이터를 조회할 때는 락을 획득하지 않는데 락을 획득해야 할 일이 생길수도 있다.

 

은행에서 돈을 조회해서 시간이 오래 걸리는 작업을 해야한다면 락을 획득해야 할 것이다.

 

조회에 락을 획득하고 싶다면 for update를 붙여준다.

set autocommit false;
select * from member where member_id='memberA' for update;

 

트랜잭션 적용

트랜잭션은 비즈니스 로직이 있는 서비스 계층에서 시작하고 종료해야한다.

 

또한 트랜잭션을 사용하는 동안 커넥션을 유지해야한다.

Connection을 유지하기 위해서 Repository에서 Connection을 파라미터로 받으면 된다.

 

<Repository 메소드>

public Member findById(Connection conn, String memberId) throws SQLException{
    PreparedStatement stmt = null;
    ResultSet rs = null;

    //query 작성
    String url = "select * from Member where member_id = (?)";

    try {
        stmt = conn.prepareStatement(url);
        stmt.setString(1, memberId);

        //result set
        rs = stmt.executeQuery();

        //result 조회
        if (rs.next()) {
            Member member = new Member();
            member.setMemberId(rs.getString("member_id"));
            member.setMoney(rs.getInt("money"));
            return member;
        }
        else{
            throw new NoSuchElementException();
        }
    } catch (SQLException e) {
        e.printStackTrace();
        throw e;
    } finally{
        //connection은 닫지 않는다.
        JdbcUtils.closeResultSet(rs);
        JdbcUtils.closeStatement(stmt);
    }

}

만약 findById와 update를 하나의 비즈니스 로직에서 실행하고 싶다면 서비스 계층에서 Connection을 획득한 다음 레포지토리 메소드에 같은 Connection을 넣어주는 것이다.

 

실제 비즈니스 로직이 있는 서비스 계층에서 트랜잭션을 시작하고 종료한다.

 

<Service 메소드 예시>

public void accountTransfer(String formId, String toId, int money) throws SQLException {
    Connection conn = dataSource.getConnection();
    try {
        conn.setAutoCommit(false); //수동 커밋 설정. 트랜잭션 시작.
        //비즈니스 로직 작성
        conn.commit(); //데이터베이스 반영
    } catch (Exception e) {
        conn.rollback(); // 오류 나면 롤백
    } finally {
        if (conn != null) {
            conn.setAutoCommit(true);
            conn.close();
            
        }
    }
}

1. 수동 커밋 설정 (트랜잭션 시작)
2. 성공하면 커밋
3. 실패하면 롤백
4. 자동 커밋 설정 (커넥션 풀)
5. close

여기서 끝나고 자동 커밋으로 설정하는 이유는 커넥션 풀 때문이다.

 

커넥션 풀을 사용하면 conn.close()는 커넥션을 끊는 것이 아니라 다시 풀로 반납되는데 처음 설정이 자동 커밋이라서 다시 자동 커밋으로 바꾼 다음에 반납하는 것이다.