[도메인 주도 개발 시작하기] 8. 애그리거트 트랜잭션 관리

애그리거트와 트랜잭션

두 스레드는 각각 트랜잭션을 커밋할 때 수정한 내용을 DBMS에 반영한다. 즉, 배송 상태로 바뀌고 배송지 정보도 바뀌게 된다. 이 순서의 문제점은 운영자는 기존 배송지 정보를 이용해서 배송 상태로 변경했는데 그 사이 고객은 배송지 정보를 변경했다는 점이다. 즉, 애그리거트의 일관성이 깨지는 것이다.

이런 문제가 발생하지 않도록 하려면 두 가지 중 하나를 해야 한다.

 

 

• 운영자가 배송지 정보를 조회하고 상태를 변경하는 동안 고객이 애그리거트를 수정하지 못하게 막는다.
• 운영자가 배송지 정보를 조회한 이후에 고객이 정보를 변경하면 운영자가 에그리거트를 다시 조회한 뒤 수정하도록 한다.

애그리거트에 대해 사용할 수 있는 대표적인 트랜잭션 처리 방식에는 선점(Pressimistic) 잠금과 비선점(Optimistic) 잠금의 두 가지 방식이 있다.

 

선점 잠금

선점 잠금은 먼저 애그리거트를 구한 스레드가 애그리거트 사용이 끝날 때까지 다른 스레드가 해당 애그리거트를 수정하지 못하게 막는 방식이다. 데이터 충돌 문제를 해소할 수 있다. 

 

선점 잠금은 보통 DBMS가 제공하는 행 단위 잠금을 사용해서 구현한다. 오라클을 비롯한 다수 DBMS가 for update와 같은 쿼리르 사용해서 특정 레코드에 한 사용자만 접근할 수 있는 잠금 장치를 제공한다.

 

JPA의 EntityManager는 LockModeType을 인자로 받는 find() 메서드를 제공하는데, LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE를 값으로 전달하면 해당 엔티티와 매핑된 테이블을 이용해서 선점 잠금 방식을 적용할 수 있다. 하이버네이트의 경우 잠금 모드로 사용하면 'for update'쿼리를 사용해서 선점 잠금을 구현한다.

Order order = entityManager.find(Order.class, orderNo, LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE);

스프링 데이터 JPA는 @Lock 애너테이션을 사용해서 잠금 모드를 지정

public interface MemberRepository extends Repository<Member, MemberId>{
	
    @Lock(LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE)
    @Query("select m from Member m where m.id = :id")
    Optional<Member> findByIdForUpdate(@Param("id") MemberId memberId);

 

선점 잠금과 교착 상태

선점 잠금 기능을 사용할 떄는 잠금 순서에 따른 교착 상태(dealock)가 발생하지 않도록 주의해야 한다. 예를 들어, 다음과 같은 순서로 두 스레드가 잠금 시도를 한다고 해보자

 

1.스레드1: A 애그리거트에 대한 선점 잠금 구함

2.스레드2: B 애그리거트에 대한 선점 잠금 구함

 

3.스레드1: B 애그리거트에 대한 선점 잠금 시도

 

4.스레드2: A 애그리거트에 대한 선점 잠금 시도

두 스레드는 상대방 스레드가 먼저 선점한 잠금을 구할 수 없어 더 이상 다음 단계를 진행하지 못하게 된다. 즉, 스레드1과 스레드2는 교착 상태에 빠진다. 

사용자 수가 많아지면 교착 상태에 빠지는 스레드는 더 빠르게 증가한다. 

 

이런 문제가 발생하지 않도록 하려면 잠금을 구할 때 최대 대기 시간을 지정해야 한다. JPA에서 선점 잠금을 시도할 때 최대 대기 시간을 지정하려면 다음과 같이 힌트를 사용한다. 

Map<String, Object> hints = new HashMap<>();
hints.put("javax.persistence.lock.timeout", 2000);
Order order = entityManager.find( Order.class, orderNo, 
		LockModeType.PRESSIMISTIC_WRITE, hints);

지정한 시간 이내에 잠금을 구하지 못하면 익셉션을 발생시킨다.

스프링 데이터 JPA는 @QueryHints 애너테이션을 사용해서 쿼리 힌트를 지정할 수 있다.

public interface MemberRepository extends Repository<Member, MemberId>{
	
    @Lock(LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE)
    @QueryHints({
    	@QueryHint(name = "javax.persistence.lock.timeout", value = "2000")
    })
    @Query("select m from Member m where m.id = :id")
    Optional<Member> findByIdForUpdate(@Param("id") MemberId memberId);

DBMS에 따라 교착 상태에 따라 커넥션을 처리하는 방식이 다르다. 쿼리별로 대기 시간을 지정할 수 있는 DBMS가 있고 커넥션 단위로만 대기 시간을 지정할 수 있는 DBMS도 있다. 따라서 선점 잠금을 사용하려면 사용하는 DBMS에 대해 JPA가 어떤 식으로 대기 시간을 처리하는지 반드시 확인해야 한다.

 

비선점 잠금

1. 운영자는 배송을 위해 주문 정보를 조회한다. 시스템은 정보를 제공한다.

2. 고객이 배송지 변경을 위해 변경 폼을 요청한다. 시스템은 변경 폼을 제공한다.

3. 고객이 새로운 배송지를 입력하고 폼을 전송해서 배송지를 변경한다.

4. 운영자가 1번에서 조회한 주문 정보를 기준으로 배송지를 정하고 배송 상태 변경을 요청한다.

 

이때 필요한 것이 비선점 잠금이다. 동시에 접근하는 것을 막는 대신 변경한 데이터를 실제 DBMS에 반영하는 시점에 변경 가능 여부를 확인하는 방식이다. 

 

UPDATE aggtable SET version = version + 1, colx = ?, coly = ?
WHERE aggid = ? and version = 현재 버젼

이 쿼리는 수정할 애그리거트와 매핑되는 테이블의 버전 값이 현재 애그리거트의 버전과 동일한 경우에만 데이터를 수정한다. 그리고 수정에 성공하면 버전 값을 1 증가시킨다. 따라서 다른 트랜잭션이 먼저 데이터를 수정해서 버전 값이 바뀌면 데이터 수정에 실패하게 된다.

 

JPA는 버전을 이용한 비선점 잠금 기능을 지원한다.

@Entity
@Table(name = "purchage_order")
@Access(AccessType.FIELD)
public class Order {
	@EmbeddedId
	private OrderNo number;

	@Version
	private long version;
	
	...
}

표현 영역의 코드는 이 익셉션의 발생 여부에 따라 트랜잭션 충돌이 일어났는지 확인할 수 있다.

@Controller
public class OrderController {
	...
	@RequestMapping(value = "/changeShipping", method = RequestMethod.POST)
	public String changeShipping(ChangeShippingRequest changeReq) {
		try {
			changeShippingService.changeShipping(changeReq);
			return "changeShippingSuccess";
		} catch(optimisticLockingFailureException ex) {
				// 누군가 먼저 같은 주문 애그리거트를 수정했으므로, 
				// 트랜잭션 충돌이 일어났다는 메시지를 보여준다. 
				return "changeShippingExConflic";
		}
}

강제 버전 증가

@Repository
public class JpaOrderRepository implements OrderRepository {
	@PersistenceContext
	private EntityMangager entityManager;

	@Override
	public Order findbyIdOptimisticLockMode(OrderNo id) {
		return entityManager.find(Order.class, id
				LockModeType.OPTIMISTTIC_FORCE_INCREMENT);
	}
...

스프링 데이터 JPA는 @Lock 애너테이션을 이용해서 지정. 이 잠금 모드를 사용하면 애그리거트 루트 엔티티가 아닌 다른 엔티티나 밸류가 변경되더라도 버전 값을 증가시킬 수 있으므로 비선점 잠금 기능을 안전하게 적용할 수 있다. 

 

오프라인 선점 잠금

더 엄격하게 데이터 충돌을 막고 싶다면 누군가 수정화면을 보고 있을 경우 수정 화면 자체를 실행하지 못하도록 해야 한다. 한 트랜잭션 범위에서만 적용되는 선점 잠금 방식이나 나중에 버전 충돌을 확인하는 비선점 잠금 방식으로는 이를 구현할 수 없다. 이때 필요한 것이 오프라인 선점 잠금 방식이다.

오프라인 선점 잠금은 여러 트랜잭션에 걸쳐 동시 변경을 막는다. 잠금을 해제하기 전까지 다른 사용자는 잠금을 구할 수 없다.

과정 3의 수정 요청을 수행하지 않고 프로그램을 종료하면 다른 사용자는 영원히 잠금을 구할 수 없는 상황이 발생한다. 이런 사태를 방지하기 위해 오프라인 선점 방식은 잠금 유효 시간을 가져야 한다. 일정 주기로 유효 시간을 증가시키는 방식이 필요하다.