[SpringDB] 예외 처리

szlee·2024년 1월 2일
db
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SpringDB

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< 스프링 DB 1편 - 데이터 접근 핵심 원리> 강의를 보고 이해한 내용을 바탕으로 합니다.





체크 예외와 인터페이스

서비스 계층은 가급적 특정 구현 기술에 의존하지 않고, 순수하게 유지하는 것이 좋다. 이렇게 하려면 예외에 대한 의존도 함께 해결해야한다.

예를 들어서 서비스가 처리할 수 없는 SQLException 에 대한 의존을 제거하려면 어떻게 해야할까?
서비스가 처리할 수 없으므로 리포지토리가 던지는 SQLException 체크 예외를 런타임 예외로 전환해서 서비스 계층에 던지자. 이렇게 하면 서비스 계층이 해당 예외를 무시할 수 있기 때문에, 특정 구현 기술에 의존하는 부분을 제거하고 서비스 계층을 순수하게 유지할 수 있다.

특정 기술에 종속되는 인터페이스

구현 기술을 쉽게 변경하기 위해서 인터페이스를 도입하더라도 SQLException 과 같은 특정 구현 기술에 종속적인 체크 예외를 사용하게 되면 인터페이스에도 해당 예외를 포함해야 한다. 하지만 이것은 우리가 원하던 순수한 인터페이스가 아니다. JDBC 기술에 종속적인 인터페이스일 뿐이다. 인터페이스를 만드는 목적은 구현체를 쉽게 변경하기 위함인데, 이미 인터페이스가 특정 구현 기술에 오염이 되어 버렸다. 향후 JDBC가 아닌 다른 기술로 변경한다면 인터페이스 자체를 변경해야 한다.

런타임 예외와 인터페이스

런타임 예외는 이런 부분에서 자유롭다. 인터페이스에 런타임 예외를 따로 선언하지 않아도 된다. 따라서 인터페이스가 특정 기술에 종속적일 필요가 없다.

public interface MemberRepository {
    Member save(Member member);
    Member findById(String memberId);
    void update(String memberId, int money);
    void delete(String memberId);
}
public class MyDbException extends RuntimeException{
    public MyDbException() {
    }

    public MyDbException(String message) {
        super(message);
    }

    public MyDbException(String message, Throwable cause) {
        super(message, cause);
    }

    public MyDbException(Throwable cause) {
        super(cause);
    }
}

Repository

/**
 * 예외 누수 문제 해결
 * 체크 예외를 런타임 예외로 변경
 * MemberRepository 인터페이스 사용
 * throws SQLException 제거
 */
@Slf4j
public class MemberRepositoryV4_1 implements MemberRepository{

    private final DataSource dataSource;

    public MemberRepositoryV4_1(DataSource dataSource){
        this.dataSource = dataSource;
    }


    @Override
    public Member save(Member member) {
        String sql = "insert into member(member_id, money) values (?, ?)";

        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;

        try{
            con = getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setString(1, member.getMemberId()); //파라미터 바인딩
            pstmt.setInt(2, member.getMoney()); //파라미터 바인딩
            pstmt.executeUpdate();
            return member;
        } catch(SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw new MyDbException(e);
        } finally {
            close(con, pstmt, null);
        }
    }

    private void close(Connection con, Statement stmt, ResultSet rs){ //Statement : sql 그대로 넣기, PreparedStatement: 파라미터 바인딩 Statement 상속ㅂㄷ음
        JdbcUtils.closeResultSet(rs);
        JdbcUtils.closeStatement(stmt);
        //주의! 트랜잭션 동기화를 사용하려면 DataSourceUtils를 사용해야한다.
        DataSourceUtils.releaseConnection(con, dataSource);
    }

    @Override
    public Member findById(String memberId) {
        String sql = "select * from member where member_id = ?";

        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;
        ResultSet rs = null;

        try {
            con = getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setString(1, memberId);
            rs= pstmt.executeQuery();//select

            if(rs.next()){
                Member member = new Member();
                member.setMemberId(rs.getString("member_id"));
                member.setMoney(rs.getInt("money"));
                return member;
            } else{
                throw new NoSuchElementException("member not found memberId = " + memberId);
            }

        } catch (SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw new MyDbException(e);
        } finally {
            close(con, pstmt, rs);
        }
    }



    @Override
    public void update(String memberId, int money) {
        String sql = "update member set money=? where member_id=? ";
        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;

        try{
            con = getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setInt(1, money); //파라미터 바인딩
            pstmt.setString(2, memberId); //파라미터 바인딩
            int resultSize = pstmt.executeUpdate();
            log.info("resultSize={}", resultSize);
        } catch(SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw new MyDbException(e);
        } finally {
            close(con, pstmt, null);
        }
    }



    @Override
    public void delete(String memberId) {
        String sql = "delete from member where member_id=?";
        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;

        try{
            con = getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setString(1, memberId); //파라미터 바인딩
            int resultSize = pstmt.executeUpdate();
        } catch(SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw new MyDbException(e);
        } finally {
            close(con, pstmt, null);
        }
    }

    private Connection getConnection() throws SQLException {
        //주의! 트랜잭션 동기화를 사용하려면 DataSourceUtils를 사용해야한다.
        Connection con = DataSourceUtils.getConnection(dataSource);
        log.info("get connection={}, class={}", con, con.getClass());
        return con;
    }

}
  • MemberRepository 인터페이스를 구현한다.
  • 이 코드에서 핵심은 SQLException 이라는 체크 예외를 MyDbException 이라는 런타임 예외로 변환해서 던지는 부분이다.
catch (SQLException e) {
     throw new MyDbException(e);
}
  • 기존 예외를 생성자를 통해서 포함하고 있는 것을 확인할 수 있다. 예외는 원인이 되는 예외를 내부에 포함할 수 있는데, 꼭 이렇게 작성해야 한다. 그래야 예외를 출력했을 때 원인이 되는 기존 예외도 함께 확인할 수 있다.
  • MyDbException 이 내부에 SQLException 을 포함하고 있다고 이해하면 된다. 예외를 출력했을 때 스택 트레이스를 통해 둘 다 확인할 수 있다.
  • 원인이 되는 예외를 내부에 포함하지 않으면, 예외를 스택 트레이스를 통해 출력했을 때 기존에 원인이 되는 부분을 확인할 수 없다.
    만약 SQLException 에서 문법 오류가 발생했다면 그 부분을 확인할 방법이 없게 된다.

service

/**
* 예외 누수 문제 해결
* SQLException 제거
*
* MemberRepository 인터페이스 의존 */
 @Slf4j
 @RequiredArgsConstructor
 public class MemberServiceV4 {
     private final MemberRepository memberRepository;
     @Transactional
     public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) {
         bizLogic(fromId, toId, money);
     }
     private void bizLogic(String fromId, String toId, int money) {
         Member fromMember = memberRepository.findById(fromId);
         Member toMember = memberRepository.findById(toId);
         memberRepository.update(fromId, fromMember.getMoney() - money);
         validation(toMember);
         memberRepository.update(toId, toMember.getMoney() + money);
	 }
     private void validation(Member toMember) {
         if (toMember.getMemberId().equals("ex")) {
			throw new IllegalStateException("이체중 예외 발생"); 		
         }
	}
}
  • MemberRepository 인터페이스에 의존하도록 코드를 변경했다.
  • MemberServiceV3_3 와 비교해서 보면 드디어 메서드에서 throws SQLException 부분이 제거된 것을 확인할 수 있다.
  • 드디어 순수한 서비스를 완성했다.

[정리]
체크 예외를 런타임 예외로 변환하면서 인터페이스와 서비스 계층의 순수성을 유지할 수 있게 되었다.
덕분에 향후 JDBC에서 다른 구현 기술로 변경하더라도 서비스 계층의 코드를 변경하지 않고 유지할 수 있다.

남은 문제
리포지토리에서 넘어오는 특정한 예외의 경우 복구를 시도할 수도 있다. 그런데 지금 방식은 항상 MyDbException 이라는 예외만 넘어오기 때문에 예외를 구분할 수 없는 단점이 있다. 만약 특정 상황에는 예외를 잡아서 복구하고 싶으면 예외를 어떻게 구분해서 처리할 수 있을까?





데이터 접근 예외를 직접 만든다면?

데이터베이스 오류에 따라서 특정 예외는 복구하고 싶을 수 있다.
예를 들어서 회원 가입시 DB에 이미 같은 ID가 있으면 ID 뒤에 숫자를 붙여서 새로운 ID를 만들어야 한다고 가정해보자.
ID를 hello 라고 가입 시도 했는데, 이미 같은 아이디가 있으면 hello12345 와 같이 뒤에 임의의 숫자를 붙여서 가입하는 것이다.
데이터를 DB에 저장할 때 같은 ID가 이미 데이터베이스에 저장되어 있다면, 데이터베이스는 오류 코드를 반환하고, 이 오류 코드를 받은 JDBC 드라이버는 SQLException 을 던진다. 그리고 SQLException 에는 데이터베이스가 제공하는 errorCode 라는 것이 들어있다.

SQLException 내부에 들어있는 errorCode 를 활용하면 데이터베이스에서 어떤 문제가 발생했는지 확인할 수 있다.
(참고로 같은 오류여도 각각의 데이터베이스마다 정의된 오류 코드가 다르다. 따라서 오류 코드를 사용할 때는 데이터베이스 메뉴얼을 확인해야 한다.)

SQL ErrorCode로 데이터베이스에 어떤 오류가 있는지 확인할 수 있다.
예외 변환을 통해 SQLException 을 특정 기술에 의존하지 않는 직접 만든 예외로 변환 할 수 있다. 리포지토리 계층이 예외를 변환해준 덕분에 서비스 계층은 특정 기술에 의존하지 않는 MyDuplicateKeyException 을 사용해서 문제를 복구하고, 서비스 계층의 순수성도 유지할 수 있었다.

그런데,
SQL ErrorCode는 각각의 데이터베이스 마다 다르다. 결과적으로 데이터베이스가 변경될 때 마다 ErrorCode 도 모두 변경해야 한다.
(ex. 키 중복 오류 코드 H2: 23505, MySQL: 1062)
데이터베이스가 전달하는 오류는 키 중복 뿐만 아니라 락이 걸린 경우, SQL 문법에 오류 있는 경우 등등 수십 수 백가지 오류 코드가 있다. 이 모든 상황에 맞는 예외를 지금처럼 다 만들어야 할까? 추가로 앞서 이야기한 것 처럼 데이터베이스마다 이 오류 코드는 모두 다르다.





스프링 예외 추상화 이해

스프링은 앞서 설명한 문제들을 해결하기 위해 데이터 접근과 관련된 예외를 추상화해서 제공한다.

(그림을 단순화 하기 위해 일부 계층은 생략됨)

  • 스프링은 데이터 접근 계층에 대한 수십 가지 예외를 정리해서 일관된 예외 계층을 제공한다.
  • 각각의 예외는 특정 기술에 종속적이지 않게 설계되어 있다. 따라서 서비스 계층에서도 스프링이 제공하는 예외를 사용하면 된다. 예를 들어서 JDBC 기술을 사용하든, JPA 기술을 사용하든 스프링이 제공하는 예외를 사용하면 된다.
  • JDBC나 JPA를 사용할 때 발생하는 예외를 스프링이 제공하는 예외로 변환해주는 역할도 스프링이 제공한다.
  • 예외의 최고 상위는 org.springframework.dao.DataAccessException 이다. 그림에서 보는 것처럼 런타임 예외를 상속 받았기 때문에 스프링이 제공하는 데이터 접근 계층의 모든 예외는 런타임 예외이다.
  • DataAccessException 은 크게 2가지로 구분하는데 NonTransient 예외와 Transient 예외이다. Transient 는 일시적이라는 뜻이다.
    • Transient 하위 예외는 동일한 SQL을 다시 시도했을 때 성공할 가능성이 있다.
      예를 들어서 쿼리 타임아웃, 락과 관련된 오류들이다. 이런 오류들은 데이터베이스 상태가 좋아지거나, 락이 풀렸을 때 다시 시도하면 성공할 수 도 있다.
    • NonTransient 는 일시적이지 않다는 뜻이다. 같은 SQL을 그대로 반복해서 실행하면 실패한다. SQL 문법 오류, 데이터베이스 제약조건 위배 등이 있다.

스프링이 제공하는 예외 변환기

스프링은 데이터베이스에서 발생하는 오류 코드를 스프링이 정의한 예외로 자동으로 변환해주는 변환기를 제공한다.

SQLExceptionTranslator exTranslator = new SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator(dataSource);
DataAccessException resultEx = exTranslator.translate("select", sql, e);
  • translate() 메서드의 첫번째 파라미터는 읽을 수 있는 설명이고, 두번째는 실행한 sql, 마지막은 발생된 SQLException 을 전달하면 된다. 이렇게 하면 적절한 스프링 데이터 접근 계층의 예외로 변환해서 반환해준다.
  • 예제에서는 SQL 문법이 잘못되었으므로 BadSqlGrammarException 을 반환하는 것을 확인할 수 있다.
    • 눈에 보이는 반환 타입은 최상위 타입인 DataAccessException 이지만 실제로는 BadSqlGrammarException 예외가 반환된다.
    • 참고로 BadSqlGrammarException 은 최상위 타입인 DataAccessException 를 상속 받아서 만들어진다.

각각의 DB마다 SQL ErrorCode는 다르다. 그런데 스프링은 어떻게 각각의 DB가 제공하는 SQL ErrorCode까지 고 려해서 예외를 변환할 수 있을까?
비밀은 바로 다음 파일에 있다. sql-error-codes.xml

 <bean id="H2" class="org.springframework.jdbc.support.SQLErrorCodes">
     <property name="badSqlGrammarCodes">
         <value>42000,42001,42101,42102,42111,42112,42121,42122,42132</value>
     </property>
     <property name="duplicateKeyCodes">
         <value>23001,23505</value>
     </property>
 </bean>
 <bean id="MySQL" class="org.springframework.jdbc.support.SQLErrorCodes">
     <property name="badSqlGrammarCodes">
         <value>1054,1064,1146</value>
     </property>
     <property name="duplicateKeyCodes">
         <value>1062</value>
     </property>
 </bean>
  • org.springframework.jdbc.support.sql-error-codes.xml
  • 스프링 SQL 예외 변환기는 SQL ErrorCode를 이 파일에 대입해서 어떤 스프링 데이터 접근 예외로 전환해야 할 지 찾아낸다. 예를 들어서 H2 데이터베이스에서 42000 이 발생하면 badSqlGrammarCodes 이기 때문에 BadSqlGrammarException 을 반환한다.

해당 파일을 확인해보면 10개 이상의 우리가 사용하는 대부분의 관계형 데이터베이스를 지원하는 것을 확인할 수 있다.

[정리]

  • 스프링은 데이터 접근 계층에 대한 일관된 예외 추상화를 제공한다.
  • 스프링은 예외 변환기를 통해서 SQLException 의 ErrorCode 에 맞는 적절한 스프링 데이터 접근 예외로 변환해준다.
  • 만약 서비스, 컨트롤러 계층에서 예외 처리가 필요하면 특정 기술에 종속적인 SQLException 같은 예외를 직접 사용하는 것이 아니라, 스프링이 제공하는 데이터 접근 예외를 사용하면 된다.
  • 스프링 예외 추상화 덕분에 특정 기술에 종속적이지 않게 되었다. 이제 JDBC에서 JPA같은 기술로 변경되어도 예외로 인한 변경을 최소화 할 수 있다. 향후 JDBC에서 JPA로 구현 기술을 변경하더라도, 스프링은 JPA 예외를 적절한 스프링 데이터 접근 예외로 변환해준다.
  • 물론 스프링이 제공하는 예외를 사용하기 때문에 스프링에 대한 기술 종속성은 발생한다.
    • 스프링에 대한 기술 종속성까지 완전히 제거하려면 예외를 모두 직접 정의하고 예외 변환도 직접 하면 되지만, 실용적인 방법은 아니다.




스프링 예외 추상화 적용

Repository

/**
 * SQLExceptionTranslator 추가
 */
@Slf4j
public class MemberRepositoryV4_2 implements MemberRepository{

    private final DataSource dataSource;
    private final SQLExceptionTranslator exTranslator;

    public MemberRepositoryV4_2(DataSource dataSource){

        this.dataSource = dataSource;
        this.exTranslator = new SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator(dataSource);
    }


    @Override
    public Member save(Member member) {
        String sql = "insert into member(member_id, money) values (?, ?)";

        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;

        try{
            con = getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setString(1, member.getMemberId()); //파라미터 바인딩
            pstmt.setInt(2, member.getMoney()); //파라미터 바인딩
            pstmt.executeUpdate();
            return member;
        } catch(SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw exTranslator.translate("save", sql, e);
        } finally {
            close(con, pstmt, null);
        }
    }

    private void close(Connection con, Statement stmt, ResultSet rs){ //Statement : sql 그대로 넣기, PreparedStatement: 파라미터 바인딩 Statement 상속ㅂㄷ음
        JdbcUtils.closeResultSet(rs);
        JdbcUtils.closeStatement(stmt);
        //주의! 트랜잭션 동기화를 사용하려면 DataSourceUtils를 사용해야한다.
        DataSourceUtils.releaseConnection(con, dataSource);
    }

    @Override
    public Member findById(String memberId) {
        String sql = "select * from member where member_id = ?";

        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;
        ResultSet rs = null;

        try {
            con = getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setString(1, memberId);
            rs= pstmt.executeQuery();//select

            if(rs.next()){
                Member member = new Member();
                member.setMemberId(rs.getString("member_id"));
                member.setMoney(rs.getInt("money"));
                return member;
            } else{
                throw new NoSuchElementException("member not found memberId = " + memberId);
            }

        } catch (SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw exTranslator.translate("findById", sql, e);
        } finally {
            close(con, pstmt, rs);
        }
    }



    @Override
    public void update(String memberId, int money) {
        String sql = "update member set money=? where member_id=? ";
        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;

        try{
            con = getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setInt(1, money); //파라미터 바인딩
            pstmt.setString(2, memberId); //파라미터 바인딩
            int resultSize = pstmt.executeUpdate();
            log.info("resultSize={}", resultSize);
        } catch(SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw exTranslator.translate("update", sql, e);
        } finally {
            close(con, pstmt, null);
        }
    }



    @Override
    public void delete(String memberId) {
        String sql = "delete from member where member_id=?";
        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;

        try{
            con = getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setString(1, memberId); //파라미터 바인딩
            int resultSize = pstmt.executeUpdate();
        } catch(SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw exTranslator.translate("delete", sql, e);
        } finally {
            close(con, pstmt, null);
        }
    }

    private Connection getConnection() throws SQLException {
        //주의! 트랜잭션 동기화를 사용하려면 DataSourceUtils를 사용해야한다.
        Connection con = DataSourceUtils.getConnection(dataSource);
        log.info("get connection={}, class={}", con, con.getClass());
        return con;
    }

}

기존 코드에서 스프링 예외 변환기를 사용하도록 변경되었다. 

 } catch (SQLException e) {
     throw exTranslator.translate("save", sql, e);
}

MemberRepository 인터페이스가 제공되므로 스프링 빈에 등록할 빈만 MemberRepositoryV4_1 에서 MemberRepositoryV4_2 로 교체하면 리포지토리를 변경해서 테스트를 확인할 수 있다.

[정리]
드디어 예외에 대한 부분을 깔끔하게 정리했다.
스프링이 예외를 추상화해준 덕분에, 서비스 계층은 특정 리포지토리의 구현 기술과 예외에 종속적이지 않게 되었다. 따라서 서비스 계층은 특정 구현 기술이 변경되어도 그대로 유지할 수 있게 되었다. 다시 DI를 제대로 활용할 수 있게 된 것이다.
추가로 서비스 계층에서 예외를 잡아서 복구해야 하는 경우, 예외가 스프링이 제공하는 데이터 접근 예외로 변경되어서 서비스 계층에 넘어오기 때문에 필요한 경우 예외를 잡아서 복구하면 된다.





JDBC 반복 문제 해결 - JdbcTemplate

JDBC 반복 문제

  • 커넥션 조회, 커넥션 동기화
  • PreparedStatement 생성 및 파라미터 바인딩
  • 쿼리 실행
  • 결과 바인딩
  • 예외 발생 시 스프링 예외 변환기 실행
  • 리소스 종료

리포지토리의 각각의 메서드를 살펴보면 많은 부분이 반복된다. 이런 반복을 효과적으로 처리하는 방법이 바로 템플릿 콜백 패턴이다.
스프링은 JDBC 반복 문제를 해결하기 위해 JdbcTemplate 이라는 템플릿을 제공한다.

/**
 * JdbcTemplate 사용
 */
@Slf4j
public class MemberRepositoryV5 implements MemberRepository{

    private final JdbcTemplate template;

    public MemberRepositoryV5(DataSource dataSource){

        this.template = new JdbcTemplate(dataSource);
    }


    @Override
    public Member save(Member member) {
        String sql = "insert into member(member_id, money) values (?, ?)";
        template.update(sql, member.getMemberId(), member.getMoney());
        return member;
    }


    @Override
    public Member findById(String memberId) {
        String sql = "select * from member where member_id = ?";
        return template.queryForObject(sql, memberRowMapper(), memberId);
    }

    private RowMapper<Member> memberRowMapper() {
        return (rs, rowNum) -> {
            Member member = new Member();
            member.setMemberId(rs.getString("member_id"));
            member.setMoney(rs.getInt("money"));
            return member;
        };
    }


    @Override
    public void update(String memberId, int money) {
        String sql = "update member set money=? where member_id=? ";
        template.update(sql, money, memberId);
    }



    @Override
    public void delete(String memberId) {
        String sql = "delete from member where member_id=?";
        template.update(sql, memberId);
    }


}

JdbcTemplate 은 JDBC로 개발할 때 발생하는 반복을 대부분 해결해주고 트랜잭션을 위한 커넥션 동기화, 예외 발생시 스프링 예외 변환기도 자동으로 실행해준다.

[정리]

  • 서비스 계층의 순수성
    • 트랜잭션 추상화 + 트랜잭션 AOP 덕분에 서비스 계층의 순수성을 최대한 유지하면서 서비스 계층에서 트랜잭션을 사용할 수 있다.
    • 스프링이 제공하는 예외 추상화와 예외 변환기 덕분에, 데이터 접근 기술이 변경되어도 서비스 계층의 순수성을 유지하면서 예외도 사용할 수 있다.
    • 서비스 계층이 리포지토리 인터페이스에 의존한 덕분에 리포지토리가 다른 구현 기술로 변경되어도 서비스 계층을 순수하게 유지할 수 있다.
  • 리포지토리에서 JDBC를 사용하는 반복 코드가 JdbcTemplate 으로 대부분 제거되었다.
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