Spring Transaction 실습

Non-Repeatable Read 상황 만들기

위와 같이 사용자가 티켓 확인을 한 transaction에서 두번 수행하는데 중간에 다른 사용자가 티켓 수량을 바꿔버리는 상황이다.ㄴ Read commited 격리 수준이라면, 사용자가 두번째 읽을 때 변경된 티켓을 확인할 것이고, Repeatiable read 격리 수준이라면, 사용자가 두번째 읽을 때 변경되지 않는 티켓을 확인할 것이다.

Non-Repeatiable Read 실험

public class NonRepeatableRead {
	private final TicketService ticketService;
	private final UserService userService;
	private final EntityManager em;
	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(NonRepeatableRead.class, args);
	}
	@PostConstruct // 빈이 생성되고 자동 실행
	public void nonRepeatableRead() {
		// 기본 조건 설정
		User user = new User("고객1");
		userService.saveUser(user);
		Ticket ticketA = new Ticket("A좌석", 5L);
		ticketService.saveTicket(ticketA);

    // 멀티 쓰레드 환경 생성
		Runnable ticketRead = new TicketRead(ticketService);
		Thread read = new Thread(ticketRead);
		Runnable ticketSubtract = new TicketSubtract(ticketService);
		Thread subtract = new Thread(ticketSubtract);

		read.start(); // 두번 읽기 시작
		subtract.start(); // 티켓 수량 바꾸기
	}
}

위 코드는 아무런 @Transactional을 붙이지 않고 멀티쓰레드를 이용해서 동일한 티켓을 두번 읽는 쓰레드와 티켓 수량을 바꾸는 쓰레드를 생성하고 실행했다. 티켓을 한번 읽고 1초 기다린 후 다시 읽기 때문에 두번째 쓰레드로 인해 티켓 변경 유무를 확인할 수 있다. 아래는 그 결과다.

Hibernate: select t1_0.ticket_id,t1_0.quantity,t1_0.status,t1_0.ticket_name
    from ticket t1_0 where t1_0.ticket_name=?
Hibernate: select t1_0.ticket_id,t1_0.quantity,t1_0.status,t1_0.ticket_name
    from ticket t1_0 where t1_0.ticket_name=?
first read : TicketDto(ticketId=1, ticketName=A좌석, status=OPEN, quantity=5)
Hibernate: select t1_0.ticket_id,t1_0.quantity,t1_0.status,t1_0.ticket_name
    from ticket t1_0 where t1_0.ticket_name=?
second read : TicketDto(ticketId=1, ticketName=A좌석, status=OPEN, quantity=5)

중간의 update가 적용되지 않고 사라지는 것을 볼 수 있다. 이는 @Transactional을 붙이지 않더라도 실제로는 읽기 transaction 중에는 배타적으로 다른 transaction의 접근을 막는 것을 알 수 있다. 그리고 아래 MySQL의 공식 문서를 통해 default isolation level은 REPETABLE READ이고 위와 같이 @Transactional 없이 Repeatable READ의 결과가 납득이 간다.

Transaction Isolation Levels

To set the transaction isolation level, use an ISOLATION LEVEL level clause. It is not permitted to specify multiple ISOLATION LEVEL clauses in the same SET TRANSACTION statement.

The default isolation level is REPEATABLE READ. Other permitted values are READ COMMITTED, READ UNCOMMITTED, and SERIALIZABLE. For information about these isolation levels, see Section 15.7.2.1, “Transaction Isolation Levels”.

Phantom Read 상황 만들기

위 상황은 티켓의 상태를 transaction 중간에 바꿔서 데이터의 범위를 바꾸는 Phantom Read 상황이다. MySQL의 기본 ISOLATION level이 Repeatable Read라면 이 상황에는 @Transactional 없이 코드를 실행시키면 Phantom Read가 발생해야한다.

Phantom

@PostConstruct
	public void phantomRead(){
    // 실험 준비
		Ticket ticketA = new Ticket("A좌석", 5L);
		Ticket savedTicketA = ticketService.saveTicket(ticketA);
		ticketService.updateStatus(savedTicketA.getTicketId(), TicketStatus.CLOSE);
		Ticket ticketB = new Ticket("B좌석", 5L);
		Ticket savedTicketB = ticketService.saveTicket(ticketB);

    // 쓰레드 생성
		Runnable readCloseTickets = new ReadCloseTickets(ticketService);
		Thread read = new Thread(readCloseTickets);
		Runnable updateTicketStatus = new UpdateTicketStatus(ticketService);
		Thread update = new Thread(updateTicketStatus);

		read.start();
		update.start();
	}

위와 같이 코드를 실행하면 아래처럼 Phantom Read가 발생한다.

first query dto count : 1
    [TicketDto(ticketId=1, ticketName=A좌석, status=CLOSE, quantity=5)]
Hibernate: select t1_0.ticket_id,t1_0.quantity,t1_0.status,t1_0.ticket_name
    from ticket t1_0 where t1_0.ticket_id=?
update ticket id : 2
Hibernate: update ticket set quantity=?,status=?,ticket_name=? where ticket_id=?
Hibernate: select t1_0.ticket_id,t1_0.quantity,t1_0.status,t1_0.ticket_name
    from ticket t1_0 where t1_0.status=?
second query dto count : 2
    [TicketDto(ticketId=1, ticketName=A좌석, status=CLOSE, quantity=5),
    TicketDto(ticketId=2, ticketName=B좌석, status=CLOSE, quantity=5)]

당연히 아무런 @Transactional을 붙이지 않았기 때문에 MySql의 기본 ISOLATION level인 Repeatable read를 적용해서 Phantom read가 발생한다. 이를 해결하기 위해선 읽기 작업인 read 쓰레드의 run 부분에 @Component와 @Transactional(isolation = Isolation.SERIALIZABLE)을 추가하여 Spring이 빈으로 관리할 수 있게하면서 Transaction을 관리할 수 있게한다.

SERIALIZABLE 성공

ReadCloseTickets.java

@RequiredArgsConstructor
@Slf4j
@Component
public class ReadCloseTickets implements Runnable{
    private final TicketService ticketService;
    @Override
    @Transactional(isolation = Isolation.SERIALIZABLE)
    public void run() {
        List<TicketDto> ticketDtoListFirst = ticketService.findByTicketStatus(TicketStatus.CLOSE);
        log.info("first query dto count : "+ticketDtoListFirst.size()+" "+ticketDtoListFirst);
        try{
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);}
        List<TicketDto> ticketDtoListSecond = ticketService.findByTicketStatus(TicketStatus.CLOSE);
        log.info("second query dto count : "+ticketDtoListSecond.size()+" "+ticketDtoListSecond);
    }
}

phantomRead

@SpringBootApplication
@Slf4j
@RequiredArgsConstructor
public class NonRepeatableRead {

	private final TicketService ticketService;
	private final ReadCloseTickets readCloseTickets;
	private final UpdateTicketStatus updateTicketStatus;

	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(NonRepeatableRead.class, args);
	}
	@PostConstruct
	public void phantomRead(){
		Ticket ticketA = new Ticket("A좌석", 5L);
		Ticket savedTicketA = ticketService.saveTicket(ticketA);
		ticketService.updateStatus(savedTicketA.getTicketId(), TicketStatus.CLOSE);
		Ticket ticketB = new Ticket("B좌석", 5L);
		Ticket savedTicketB = ticketService.saveTicket(ticketB);

		Thread read = new Thread(readCloseTickets);
		Thread update = new Thread(updateTicketStatus);

		read.start();
		update.start();

	}
}

위와 같이 Spring Bean으로 관리하는 클래스에 Transaction 어노테이션을 붙이면 원하는 격리수준의 Transaction이 가능하게된다!! 아래는 코드 실행결과다.

first query dto count : 1
    [TicketDto(ticketId=1, ticketName=A좌석, status=CLOSE, quantity=5)]
Hibernate: select t1_0.ticket_id,t1_0.quantity,t1_0.status,t1_0.ticket_name
    from ticket t1_0 where t1_0.ticket_name=?
Hibernate: select t1_0.ticket_id,t1_0.quantity,t1_0.status,t1_0.ticket_name
    from ticket t1_0 where t1_0.ticket_id=?
update ticket id : 2
Hibernate: update ticket set quantity=?,status=?,ticket_name=? where ticket_id=?
Hibernate: select t1_0.ticket_id,t1_0.quantity,t1_0.status,t1_0.ticket_name
    from ticket t1_0 where t1_0.status=?
second query dto count : 1
    [TicketDto(ticketId=1, ticketName=A좌석, status=CLOSE, quantity=5)]

이전 결과와 달리 Phantom Read가 사라지는 것을 볼 수 있었다.!!!!!!!

이번에는 Spring에서 지원하는 동시성 제어 방법인 @Transactional에 대해 그리고 멀티 쓰레드 환경의 동시성 제어 방법에 대해 실습해봤다. 하지만, 이번에는 transaction의 충돌이 발생했을 때 요청을 어떻게 예외처리하고 다시 transaction을 실행할지 같은 전략은 실습하지 못했다.

다음번에는 낙관적 lock과 비관적 lock에 대해 학습하고 transaction 충돌 상황과 예외처리까지 해볼 계획이다.

목차

Non-Repeatable Read 상황 만들기

Non-Repeatiable Read 실험

Phantom Read 상황 만들기

SERIALIZABLE 성공