동시성 이슈 해결하기 : 비관적 락 테스트 코드에 @Transactional을 사용하면 Lock wait timeout exceeded가 발생하는 이유

결론부터 말하자면 @Transactional의 동작 방식 때문이다.

 

문제 상황

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재고를 하나 감소시키는 요청이 동시에 100개가 들어온 상황이다.

비관적 락을 사용해서 Race condition을 피하려한다.

이때 테스트 코드에 @Transactional을 붙이면 Lock wait timeout exceeded가 발생하며 테스트에 실패한다.

@SpringBootTest
@Transactional
class StockServiceTest {

    @Test
    public void 동시에_100개의_요청() throws InterruptedException {
        int threadCount = 100;
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(32);
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threadCount);

        for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
            executorService.submit(() -> {
                try {
                    stockService.decrease(1L, 1L);
                } finally {
                    latch.countDown();
                }
            });
        }

        latch.await();

        Stock stock = stockRepository.findById(1L).orElseThrow();
        // 100 - (1 * 100) = 0
        assertEquals(0, stock.getQuantity());
    }
}

@Service
public class PessimisticLockStockService {

    @Transactional
    public void decrease(Long id, Long quantity) {
        Stock stock = stockRepository.findByIdWithPessimisticLock(id);

        stock.decrease(quantity);

        stockRepository.save(stock);
    }
}

 

원인

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@Transactional을 붙이면 프록시 클래스를 사용하기 때문이다.

@Transactoinal에 의해 다음과 같은 프록시 클래스가 만들어지고 동작한다.

1. 스레드 A가 락을 취득한다.
2. 스레드 B는 락이 종료될 때까지 대기한다.
3. 락을 해제하려면 메소드가 종료되어야 하는데 스레드 B가 대기 중이라 메소드가 종료되지 않는다. (이때 종료되지 않는 메소드는 원본 ClubService의 join 메소드가 아닌 프록시 클래스의 join 메소드다.)
4. 계속 대기하다가 Lock timeout이 발생하여 테스트에 실패한다. 

class ClubServiceProxy (clubService: ClubService, transaction: TransactionManager) {
    func join(sessionUser : Long, key: Long) {
    	transaction.start()
        try {
            clubService.join(id, quantity)
            transaction.commit()
        } catch (e: Exeption)
            transaction.rollback()
        }
    }
}

 

 

해결방법

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@Transactional을 제거하고 @AfterEach로 데이터를 Rollback했다.

또는 테스트 데이터베이스를 매번 초기화해서 사용하도록 application.yml의 속성을 다음과 같이 설정할 수도 있다.

jpa:
  hibernate:
    ddl-auto: create

 

 

+ 테스트 코드에 @Transactional을 사용한 이유

데이터를 롤백하려는 목적으로 사용했다. 

프록시 클래스를 만들어 동작한다는 걸 유의해둬야겠다

 

+ 비관적 락을 사용한 이유

충돌이 빈번하게 일어날 수 있는 상황이라고 판단해 비관적 락을 사용했다.

낙관적 락은 별도의 lock을 잡지 않고 retry 로직으로 동시성을 제어한다. 따라서 100개의 재고 감소 요청을 처리하기 위해 데이터베이스에 많은 요청을 보내게 된다. 반면 비관적 락은 lock을 걸고 작업을 수행하며, 이후 요청들은 락이 해제되길 기다리므로 많은 요청을 하지 않는다.

 

+ 비관적 락을 사용할 때, 락이 해제되었는지 어떻게 알까?

비관적 락은 락이 이용가능한 상태인지를 계속해서 확인하는 로직이 없다. 그러면 락이 이용가능한지를 어떻게 감지하는걸까.

락이 이용가능한지는 트랜잭션이 종료되면 알 수 있다! 트랜잭션은 commit 또는 rollback에 의해 종료된다. 이때 commit, rollback은 모두 락을 해제한다. 따라서 비관적 락은 트랜잭션의 종료 여부에 따라 락 사용 가능 여부를 판단할 수 있게 된다.