[Spring] The best way to use the Spring Transactional annotation

안녕하세요.

이번 포스팅에서는 스프링의 @Transactional 애노테이션의 적절한 사용 방법에 대해 좋은 글이 있어서 해당 글을 번역하고 추가적인 설명을 작성해보았습니다.

해당 포스팅에서 참조한 원문은 여기를 참조하실 수 있습니다.

우선 Spring에서 사용하는 @Transaction 에 대해 알아보겠습니다.

@Transactional

@Transactional은 스프링에서 제공하는 애노테이션으로, 트랜잭션 경계를 정의하는데 사용됩니다.
트랜잭션은 여러 데이터베이스 연산을 한 단위로 묶어, 모든 연산이 성공적으로 완료되거나 아무것도 실행되지 않도록 하는 것 (All or Nothing)을 의미합니다.

스프링은 1.0 버전부터 개발자가 트랜잭션 경계를 선언적으로 정의할 수 있도록 AOP 기반의 트랜잭션 관리를 지원했습니다.

그 직후 1.2 버전에서 Spring은 @Transactional 애노테이션을 지원하여 비즈니스 작업 단위의 트랜잭션 경계를 더욱 쉽게 설정할 수 있게 되었습니다.

@Transaction 애노테이션은 다음과 같은 속성을 제공합니다.

• value and transactionManager: 애노테이션이 붙은 블록의 트랜잭션을 처리할 때 사용될 TransactionManager 참조를 제공하는데 사용됩니다.
• propagation: 트랜잭션 경계가 애노테이션이 붙은 블록 내에서 직접 또는 간접적으로 호출되는 다른 메서드로 전파되는 방법을 정의합니다.
  기본은 REQUIRED이며 트랜잭션이 이미 사용 가능하지 않은 경우 트랜잭션이 시작됨을 의미합니다. 그렇지 않으면 현재 실행 중인 트랜잭션이 사용됩니다.
• timeout and timeoutString: TransactionTimedOutException을 발생시키기 전에 현재 메서드를 실행할 수 있는 최대 시간(초)을 정의합니다.
• readOnly: 현재 트랜잭션이 읽기 전용인지 읽기/쓰기인지를 정의합니다.
• rollbackFor and rollbackForClassName: 현재 트랜잭션이 롤백될 하나 이상의 Throwable 클래스를 정의합니다. 기본적으로 트랜잭션은 RuntimeException 또는 Error가 발생한 경우
  롤백되지만 checkedException이 발생한 경우에는 롤백되지 않습니다.
• noRollbackFor and noRollbackForClassName: 현재 트랜잭션이 롤백되지 않을 하나 이상의 Throwable 클래스를 정의 합니다.

@Transactional의 동작 원리

스프링의 @Transactional은 AOP(Aspect-Oriented Programming) 기반으로 동작합니다.
@Transactional이 선언된 메서드가 호출되면, 스프링은 해당 메서드를 프록시(Proxy)로 감싸 해당 트랜잭션의 경계를 설정합니다.
메서드의 실행 전에 트랜잭션을 시작하고, 메서드 실행 후에 트랜잭션을 커밋하거나 롤백합니다. 이때, 런타임 예외가 발생하면 트랜잭션은 롤백 됩니다.

@Transactional은 어떤 계층에 속할까?

@Transactional 트랜잭션 경계를 정의하는 것은 서비스 계층(Service layer)의 책임이므로 @Transactional 애노테이션은 서비스 계층에 속합니다.
웹 계층(Presentation layer)에서는 사용하지 말아야 합니다. 이렇게 하면 데이터베이스 트랜잭션 응답 시간이 증가하고, 데이터베이스 트랜잭션 오류(예: 일관성, 교착 상태, 잠금 획득, 낙관적 잠금)에 대해 올바른 오류 메시지를 제공하기가 더 어려워질 수 있기 때문입니다.
DAO(Data Access Object) 또는 Repository 계층은 애플리케이션 수준의 트랜잭션을 필요로 하지만 이 트랜잭션은 서비스 계층에서 전파되어야 합니다.

@Transactional의 적절한 위치

• 클래스 레벨에서의 선언
  • 해당 클래스의 모든 public 메서드에 트랜잭션 처리가 적용됩니다.
  • 클래스의 모든 메서드에 동일한 트랜잭션 속성을 적용할 때 유용합니다.
• 메서드 레벨에서의 선언
  • 해당 메서드에서만 트랜잭션 처리가 적용됩니다.
  • 클래스 내에서 특정 메서드에만 트랜잭션을 적용하거나 메서드마다 다른 트랜잭션 속성을 적용하고자 할 때 유용합니다.

@Transactional을 사용하는 가장 좋은 방법

서비스 계층에서는 데이터베이스 관련(database-related) 서비스와 비데이터베이스(non-database-related) 관련 서비스 모두를 포함할 수 있습니다.
주어진 비즈니스 사용 사례가 둘을 혼합해야 할 경우, 예를 들어 주어진 문장을 파싱하거나 보고서를 작성하고 데이터베이스에 일부 결과를 저장해야 하는 경우, 데이터베이스 트랜잭션이 가능한 늦게 시작되는 것이 좋습니다.

이러한 이유로, 다음과 같은 RevolutStatementService와 같은 비트랜잭션(non-transactional)인 게이트웨이 서비스를 가질 수 있습니다.

@Service
public class RevolutStatementService {

    @Transactional(propagation = Propagation.NEVER)  // 1
    public TradeGainReport processRevolutStocksStatement(
            MultipartFile inputFile,
            ReportGenerationSettings reportGenerationSettings) {
        return processRevolutStatement(
            inputFile,
            reportGenerationSettings,
            stocksStatementParser
        );
    }

    private TradeGainReport processRevolutStatement(
            MultipartFile inputFile,
            ReportGenerationSettings reportGenerationSettings,
            StatementParser statementParser
    ) {
        ReportType reportType = reportGenerationSettings.getReportType();
        String statementFileName = inputFile.getOriginalFilename();
        long statementFileSize = inputFile.getSize();

        StatementOperationModel statementModel = statementParser.parse(  // 1-1
            inputFile,
            reportGenerationSettings.getFxCurrency()
        );
        int statementChecksum = statementModel.getStatementChecksum();
        TradeGainReport report = generateReport(statementModel);  // 1-2

        if(!operationService.addStatementReportOperation(  // 2
            statementFileName,
            statementFileSize,
            statementChecksum,
            reportType.toOperationType()
        )) {
            triggerInsufficientCreditsFailure(report);
        }

        return report;
    }
}

1. processRevolutStocksStatement 메서드는 트랜잭션을 처리하지 않으며, 따라서 이 메서드가 활성 트랜잭션에서 호출되지 않도록 Propagation.NEVER전략을 사용할 수 있습니다.

• 따라서 statementParser.parse() 메서드 및 generateReport() 메서드는 데이터베이스 연결이 필요 없고, 단순히 application-level의 처리만을 원하기 때문에 넌-트랜잭션 컨텍스트에서 실행됩니다.

2. operationService.addStatementReportOperation만 트랜잭션 컨텍스트에서 실행해야 합니다. 이러한 이유로 addSatementReportOperation은 @Transactional 애노테이션을 사용합니다.
   addSatementReportOperation이 기본 격리 수준을 재정의하고 SERIALIZABLE 데이터베이스 트랜잭션에서 이 메서드를 실행한다는 것에 유의해야 합니다.

@Service
@Transactional(readOnly = true)
public class OperationService {

    @Transactional(isolation = Isolation.SERIALIZABLE)
    public boolean addStatementReportOperation(
        String statementFileName,
        long statementFileSize,
        int statementChecksum,
        OperationType reportType) {

    }
}

또다른 주목할만한 사항은 클래스가 @Transactional(readOnly = true)로 애노테이션이 달려 있어서 기본적으로 모든 서비스 메서드는 이 설정을 사용하고 메서드가 자체 정의를 사용하여
트랜잭션 설정을 재정의하지 않는 한 읽기 전용 트랜잭션에서 실행됩니다.
트랜잭션 서비스의 경우 클래스에서 readOnly 속성을 true로 설정하고, 데이터베이스의 쓰기의 사용이 필요한 서비스 메서드에서 트랜잭션을 오버라이딩해서 사용하는 것이 좋습니다.

예를 들어 UserServicesms 동일한 패턴을 사용합니다.

@Service
@Transactional(readOnly = true)
public class UserService implements UserDetailsService {

    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username)
        throws UsernameNotFoundException {
    }

    @Transactional
    public void createUser(User user) {
    }
}

loadUserByname은 읽기 전용 트랜잭션을 사용하며, Hibernate를 사용하고 있기 때문에 Spring은 읽기 전용 최적화를 수행합니다.
반면 createUser는 데이터베이스에 기록해야 합니다.
따라서 @Transactional 애노테이션에서 제공하는 기본 설정인 readOnly = false로 readOnly 속성값을 재정의하여 트랜잭션을 읽기-쓰기로 만듭니다.

읽기-쓰기와 읽기 전용 메서드를 분리하는 또 다른 큰 이점은 이 문서에서 설형한 대로 다른 데이터베이스 노드로 라우팅할 수 있다는 것입니다.
이렇게 하면 복제 노드의 수를 늘려 읽기 전용 트래픽을 확장할 수 있습니다.

결론

마지막으로 스프링의 @Transactional 애노테이션을 효율적으로 사용하기 위한 몇 가지 최적화 방법을 살펴보겠습니다.

1. 적절한 위치에 선언하기

@Transactional은 주로 서비스 계층에서 사용됩니다. DAO 또는 Repository 계층에서는 트랜잭션을 시작하지 않는 것이 일반적입니다.
컨트롤러 계층에서는 사용하지 않는 것이 좋습니다.

2. readOnly 속성 사용

데이터베이스에서 데이터만 읽을 때는 readOnly = true 속성을 사용하여 트랜잭션을 최적화할 수 있습니다. 이를 통해 불필요한 데이터베이스 write lock을 피할 수 있습니다.

3. 명시적인 트랜잭션 전파 정의

propagation 속성을 사용하여 트랜잭션의 전파 방식을 명시적으로 정의할 수 있습니다. 예를 들어, 상위 트랜잭션 내부에서 메서드를 호출할 때 새로운 트랜잭션을 시작하려면 Propagation.REQUIRES_NEW를 사용하세요.

4. 예외 처리에 따른 롤백 정의

rollbackFor 및 noRollbackFor 속성을 사용하여 특정 예외가 발생했을 때 트랜잭션을 롤백할지 여부를 정의할 수 있습니다.

5. 클래스 레벨과 메서드 레벨 애노테이션 사용

클래스 레벨에 @Transactional 을 선언하면 해당 클래스의 모든 메서드에 트랜잭션 관리가 적용됩니다. 하지만 일부 메서드에 대한 트랜잭션 설정을 재정의하려면 해당 메서드에 @Transactional 을 재선언하면 됩니다.

6. 트랜잭션 격리 수준 정의

isolation 속성을 사용하여 트랜잭션의 격리 수준을 정의할 수 있습니다. 이를 통해 특정 트랜잭션 내에서 다른 트랜잭션에서 수행하는 작업의 가시성을 조정할 수 있습니다.

7. 트랜잭션 타임아웃 설정

timeout 속성을 사용하여 트랜잭션이 지정된 시간 이내에 완료되지 않을 경우 롤백되도록 설정할 수 있습니다.

8. 여러 트랜잭션 관리자 사용

transactionManager 속성을 사용하여 여러 데이터 소스를 가진 애플리케이션에서 특정 트랜잭션 관리자를 지정할 수 있습니다.

위의 방법들을 통해 Spring의 @Transactional 애노테이션을 더 효율적으로 사용하여 애플리케이션의 트랜잭션 관리를 최적화할 수 있습니다.