SpringBoot – Transaction (트랜잭션)

> Transaction (트랜잭션)

너무 기본적인 이야기 일수도 있지만, 트랜잭션은 처리의 원자성을 보장하기 위한 개념이다.   처리의 원자성이란, 한번에 처리되기 원하는 액션들의 그룹핑을 보장하는 것으로 표현하면 어떨까 싶다.  Cache에도 분명 적용가능하긴하나 보통은 액션이란 Database – DML(Insert/Update/Delete)이며, 결국 Commit/Rollback, All or Nothing 으로 그 원자성을 보장한다.  몇가지 예외 적인 경우를 제외하고 나면 트랜잭션 관리가 없는 형태의 Business System 개발은 감히 있을 수 없다고 말해도 무방하지 않을까 생각된다.

새로 시작하는 회사이긴 했지만, 주 System에 Spring Framework를 사용하는 어떤 금융사(핀테크)의 경우 트랜잭션 처리에 대한 표준을 정하지 않고 개발이 거의 완료단계까지 진행된 경우도 보았다.  거의 모든 Request가 Non-transaction으로 처리되고 있었다.   꽤나 복잡한 형태의 거래 형태도 존재 했기 때문에, 트랜잭션 관리 부재에 대한 문제는 불거져 나오기 시작했다.  Spring의 강점인 선언적 Transaction을 사용하여 어느 정도 문제는 커버할 수 있었으나, 많은 부분을 위험요소로 남겨둔채로 Release까지 진행됬다.

조금은 반대의 경우이긴 한데 몇 몇 금융회사를 다니며 느낀점을 또 잠시 이야기 하자면, 트랜잭션의 원자성 보장에 대해 금융IT 개발자의 대부분이 무감각하며 특별히 신경쓰지 않았다.  EJB, Spring등의 트랜잭션 관리가 비교적 손쉬운 Framework를 사용중인 회사도 마찬가지 였다.  그도 그럴 것이 금융시스템의 경우 위에서 이야기한 트랜잭션 원자성 보장이 필수적이며, 또 그렇기에 당연한 개념으로 인지하는 경향 때문이 아닌가 싶다.   차세대와 같은 프로젝트 초기에 Request 처리 방법이 확정되면 그 당연한것에 대한 구현기법에 의문을 갖는 사람이 없었다.  All or Nothing 이라는 개념은 분명 중요하다.  그러나 궁금해 하지 않는 이러한 성향은  뒤집어 이야기하면 트랜잭션의 분리, 전파를 조정하여 원하는 형태의 세세한 트랜잭션을 처리하는 기법에 대해 친숙하지 않다고 말할 수도 있을 것 같다.

이 포스트에서는 SpringBoot에서의 Transaction 여러 적용 방법 중 하나를 알아보며,  Transaction 경계 및 일부 특징에 대해서도 알아보고자 한다.

 

Spring에서 Transaction 관리를 위해 사용되는 AOP의 프록시 매커니즘은 두가지이다.

  • JDK Dynamic Proxy 
    JDK Dynamic Proxy는 인터페이스에 대한 Proxy만을 지원하며, 클래스에 대한 Proxy를 지원할 수 없다.  JDK Proxy가 가지는 또 하나의 단점은 Target 클래스에 Proxy를 적용할 때 PointCut에 정보에 따라 Advice되는 메써드와 그렇지 않은 메써드가 존재한다.  그러나 JDK Proxy를 사용할 경우 Target 클래스에 대한 모든 메써드 호출이 일단 JVM에 Intercept한 다음 Advice의 invoke 메써드를 호출하게 된다. 그 후에 이 메써드가 Advice되는 메써드인지 그렇지 않은지를 판단하게 된다.  이 과정에서 JVM에 의하여 Intercept한 다음 invoke 메써드를 호출할 때 JDK의 reflection을 이용하여 호출하게 되는것이다.  이는 Proxy를 사용할 때 실행속도를 저하시키는 원인이 된다.
     
  • CGLIB Proxy
    CGLIB Proxy 또한 JDK Proxy처럼 Runtime시에 Target 메써드가 호출될 때 해당 메써드의 Advice적용 여부를 결정하게 된다. 그러나 CGLIB는 메써드가 처음 호출 되었을때 동적으로 bytecode를 생성하여 이후 호출에서는 재사용하는 과정을 거치게 된다.  이 같은 과정을 통하여 두번째 호출이후부터는 실행속도의 향상을 가져올 수 있는 방법을 사용하고 있다.  또한 CGLIB Proxy는 클래스에 대한 Proxy가 가능하다.

    (토비의스프링(1권) 참조 – CGLIB Proxy는 final 클래스에는 적용할 수 없으며, 상속을 통해 프록시를 만들기 때문에 해당 클래스의 생성자가 2번 호출된다.  또한 Class단위로 적용되기 때문에 불필요한 public 메서드에까지 트랜잭션이 적용된다.   클래스프록시는 코드를 함부로 손댈 수 없는 레거시 코드나, 여타제한 때문에 인터페이스를 만들기 어려울 경우에만 사용해야한다.)

    -> (SpringBoot Ver 1.5.3,  Spring Ver 4.3.7 기준) 현재 해당 문제는 모두 해결 된것으로 확인 됐다.  이제 CGLIB Proxy는 final클래스에도 적용가능하며 생성자가 2번 호출되지 않는다.  또한 메서드 단위로도 트랜잭션 설정이 가능하다.   오히려 JDK Dynamic Proxy가 주는 문제나 성능 이슈로 SpringBoot의 기본 Default는 CGLIB 으로 되어 있다.


  1. SpringBoot에서의 설정 및 Transaction 속성

    SpringBoot를 이용하면 전통적인 Spring의 방식과는 다르게 기본적으로 Transaction 관리를 위한 별도 설정(XML, Javaconfig) 없이 트랜잭션 어노테이션사용이 바로 가능하다.  (CGLIB Proxy Default)
    아래는 일반적인 트랜잭션의 속성이다.  

    • 트랜잭션의 속성 1 (전파 – Propagation)

      트랜잭션의 경계를 정의하며 시작 방법을 결정하는 속성이다.   실제 Business, 혹은 비기능적 요구사항에 대한 개발을 진행하다보면 트랜잭션 경계를 가져가야 할 경우가 있다.  이를 태면, 메인 로직이 진행되고 메인 로직은 트랜잭션으로 묶어야 할 여러 Action을 포함한다고 하자.  그리고 이와 동시에 어떤 Repository(DB)에 메인 로직이 진행을 알리는 처리LOG를 적재(Insert)하고자 한다면,  이 처리LOG는 메인 로직이 중간에 어떤 이유에 있어서든(의도한 Exception 이거나 아니더라도) 중단 되더라도 메인 로직의 commit or rollback과 관계 없이 적재가 필요할 수 있다.  그럴경우 메인 로직과는 별개의 트랜잭션이 시작되어야 할 것이다.  (새로운 트랜잭션 경계의 시작)

      > REQUIRED  :  Defualt 속성이다.  트랜잭션의 시작 시점에 이미 진행중인 트랜잭션이 있으면 해당 트랜잭션에 참여하며 없을 경우 새로운 트랜잭션을 시작한다.
      > REQUIRES_NEW  :  항상 새로운 트랜잭션을 시작한다.   이미 진행중인 트랜잭션이 있다면 잠깐 보류되고 해당 트랜잭션 경계가 종료 된 후 다시 시작된다. 
      > SUPPORT  :  이미 진행중인 트랜잭션이 있으면 참여하고, 없을 경우 Non-transaction으로 시작한다.
      > MANDATORY  :  이미 진행중인 트랜잭션이 반드시 있어야만 해당 경계를 넘어 시작할 수 있다.  없을 경우 Exception을 발생시킨다.
      > NOT_SUPPORT  :  Non-transaction으로 시작하며, 이미 진행중인 트랜잭션이 있으면 잠시 보류시킨다.
      > NEVER  :  Non-transaction 상태에서만 해당 경계를 넘어갈 수 있다.  이미 진행중인 트랜잭션(parent)가 있으면 예외를 발생시킨다.  
      > NESTED  :  이미 진행중인 트랜잭션(parent)이 있을 경우 중첩트랜잭션을 생성하여 시작한다.  생성된 중첩트랜잭션은 (parent)가 rollback되면 함께 되지만, 해당 트랜잭션안에서의 Commit/Rollback은 (parent)에 영향을 주지 않는다.  이미 진행중인 트랜잭션이 없을 경우 새로운 트랜잭션을 만든다.

    • 트랜잭션의 속성 2(격리수준-Isolation)

      동시에 여러 Thread 별로 여러 트랜잭션이 진행될 때, 결과를 타 트랜잭션에 어떻게 노출할 것인지를 결정한다.

      > DEFAULT  : 사용하는 데이터 액세스 기술 또는 DB드라이버의 디폴트 설정을 따른다.  대부분의 DB는 READ_COMMITTED를 기본으로 한다.
      > READ_UNCOMMITTED  :  가장 낮은 격리수준.   트랜잭션의 종료에 따른 Commit / Rollback이 이루어지지 않아도 해당 변화가 다른 트랜잭션에 노출된다. (성능은 가장 좋음)
      > READ_COMMITTED  :  Commit / Rollback 되지 않은 정보는 다른 트랜잭션에서 읽을 수 없다.  서로 다른 트랜잭션이 동시에 Row를 핸들링하는 경우 의도치 않은 결과가 올 수 있다.
      > REPEATABLE_READ  :  하나의 트랜잭션이 읽은 로우를 다른 트랜잭션이 수정하는 것을 막아준다.  하지만 New 로우 추가는 제한 않는다. SELECT 후 타 트랜잭션에서 추가로 결과가 달라질수도 있다.
      > SERIALIZABLE  :  가장 강력한 격리수준이다.  순차적으로 진행해서 여러 트랜잭션이 동시에 같은 테이블 정보를 엑세스하지 못하게 한다.  (성능은 가장 낮다)

    • 트랜잭션의 속성 3(Rollback, Commit 관련)

      선언적 트랜잭션에서는 트랜잭션 경계지점(Method)을 기점으로 다시 제어가 돌아왔을때 (해당 Method가 끝날때), 아무 Exception 발생없이 끝나면 Commit, RuntimeException이 throw 되면 Rollback 한다.   일반 Exception(checked)의 경우 commit 이  DEFAULT 이다.  

      > rollback 조건-Exception 변경 (rollbackFor) : rollback이 이루어지는 Exception(throw된)을 변경 한다.
      > commit 조건-Exception 변경 (noRollbackFor) : 반대로 commit (noRollback) 이 이루어지는 Exception을 추가 해줄수도 있다.

    • 트랜잭션의 속성 4(읽기전용 – readOnly)

      트랜잭션을 읽기전용으로 설정한다.  성능최적화, 혹은 의도적으로 조회만을 위한 트랜잭션을 만들기위해 사용할 수 있다.  
       

  2. 선언적 트랜잭션 사용 (Annotation)

    선언적 트랜잭션이란 실사용 코드에 트랜잭션에 대한 구문개입 없이 설정파일 (XML, javaconfig)이나 어노테이션만으로 트랜잭션을 사용하는 것이다.   선언적 트랜잭션 경계설정이 사용 가능하게 된 것은 스프링 AOP 사용의 일예이며 TransactionProxy Bean 덕분이다.   선언적 트랜잭션 사용은 2가지 방법이 주로 사용되나, 여기서는 어노테이션을 이용하는 방법만을 다룬다.  어노테이션을 이용하는 방법은 일면 번거러운면이 분명있다.  그래도 설정파일(XML) 없이 환경구성이 가능한 SpringBoot에서  진행을 해보려 하니 딱히 XML을 따로 만들지 않으려 한다.  그러나 모든 메스드에 일괄적으로 적용하기 위해서는 Springboot에서도 설정파일(XML)에 TX네임스페이스를 이용할 수 밖에 없어보인다.

    • @Transactional

      경계로 가져가고 싶은 클래스, 인터페이스, 메서드에 위와 같이 지정하여 사용할 수 있다.   또한 트랜잭션 에트리뷰트 설정에 따라 해당 위치가 트랜잭션의 경계로 적용되어진다고 볼 수 있다.  위의 경우에는 메스드에 사용하였다.   어노테이션이 중복으로 적용될 경우 메소드 < 클래스 < 인터페이스 순으로 우선순위가 정해진다.  
      트랜잭션은 또한 별도의 에트리뷰트(파라메터)를 갖을 수 있다.  @Transactional(propagation=Propagation.REQUIRES_NEW)  와 같은 형태로 작성되며 1장에서 이야기한 트랜잭션의 속성들을 지정하여 사용할 수 있다.  
      위의 코드를 예를 들자면 2작업 (apiCallAndAddEvents(), apiCallAndAddSubjcode()) 이 트랜잭션으로 묶여 처리되고 정상적으로 종료되면 정상 로그 (OK)를 적재하며, Exception이 발생할경우 오류 로그 (FAIL)을 남기는 코드의 예이다.  위의 코드에는 명시하지 않았지만, commService.addBatchJobLog() 메서드에는 트랜잭션 경계를 다시 부여하여 2작업 결과와 관계없이 로그가 적재되도록 구성되었다.  에러 로그를 적재한 후에는 메인 로직의 Rollback을 위해 다시 RuntimeException을 throw한다.
       

  3. 기타

    • Rollback대상 Exception 발생 후 Rollback 절차  (JPA : Transaction marked as rollbackOnly)

      위에서도 설명한 것처럼 선언적 트랜잭션이 설정된 하나의 그룹이 끝날때 Transactional 전파 옵션에 따라 Rollback or Commit 처리가 이루어진다.  JPA를 사용중일때 다만 주의 할 점은 Rollback대상으로 인지된 Exception (DEFAULT : RuntimeException을 상속한)이 발생하면, 해당 오류의 Try ~ Catch여부와 관계 없이 해당 트랜잭션은 rollbackOnly로 Marked 된다. 이런 경우 Try ~ Catch를 통해 해당 Exception을 Catch하고 다시 Rollback을 위한 Exception을 throw하지 않으면 에러가 발생한다.  (javax.persistence.RollbackException: Transaction marked as rollbackOnly)
      그러나 때로는 Exception Catch를 해당 메서드 밖으로 보내고 싶지 않을때도 분명있다.  이럴 경우, 아래와 같이 처리하여 Exception throw없이 rollback을 수행하게 할 수도 있다. 

      TransactionAspectSupport.currentTransactionStatus().setRollbackOnly();
       

    • SpringBoot 의 AOP Proxy 기본방식인 CGLIB 및 JDK Dynamic Proxy 방식 사용에 대하여

      구글링을 진행하며 몇 몇 SpringBoot의 AOP Proxy기본 방식이 CGLIB로 확정된 이유에 대해 궁금해 하는 포스트를 보았다.  나도 해당 내용이 의문이 들어 찾아본 결과 github의 SpringBoot Project에서 owner 및 SpringGroup 멤버로 부터 의문에 답을 찾을 수 있었다.  또한 SpringBoot에서 JDK Dynamic Proxy 방식으로 전환하는 것에 대해서도 약간의 문제가 있음을 알 수 있었다.  (spring.aop.proxy-target-class=false)

      > We’ve generally found cglib proxies less likely to cause unexpected cast exceptions. (LINK)

      >  Unfortunately, it’s not as simple as that. The problem is that we’re fighting against three different ways in the Framework that the proxy type can be configured:

      1. @EnableAspectJAutoProxy
      2. @EnableCaching
      3. @EnableTransactionManagement
        ....... 
        (LINK)

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