동시성 문제 (1)

강의의 예제를 통해 배워보려고 한다.

 

mySQL이 깔려 있어야 하는 게 전제 조건이다.

 

Stock Entity

@Entity
public class Stock {
    // id, productId, quantity

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;

    private Long productId;

    private Long quantity;

    public Stock() {
    }

    public Stock(Long productId, Long quantity) {
        this.productId = productId;
        this.quantity = quantity;
    }

    public Long getQuantity() {
        return quantity;
    }

    public void decrease(Long quantity){
        if(this.quantity - quantity < 0){
            throw new RuntimeException("error");
        }
        this.quantity = this.quantity - quantity;
    }
}

설명 

• 식별할 id , 제품 id, 수량으로 구성된다.
• 동시성을 경험해볼 것이기 때문에 Entity를 직접 사용한다
• decrease 메서드를 통해 제품의 수량을 감소시킬 수 있다

 

StockRepository

public interface StockRepository extends JpaRepository<Stock, Long> {}

 

StockService

@Service
public class StockService {

    @Autowired
    private StockRepository stockRepository;

    public void decrease(Long id, Long quantity){
        Stock stock = stockRepository.findById(id).orElseThrow();

        stock.decrease(quantity);

        stockRepository.saveAndFlush(stock);
    }
}

설명

• 재고의 수량을 감소시키는 decrease 메서드이다
• save()를 사용하지 않고 saveAndFlush() 메서드를 사용한 이유는 바로 DB에 반영하기 위함이다

StockServiceTest

@SpringBootTest
class StockServiceTest {

    @Autowired
    private StockService stockService;

    @Autowired
    private StockRepository stockRepository;

    @BeforeEach
    public void before(){
        Stock stock = new Stock(1L, 100L);
        stockRepository.saveAndFlush(stock);
    }

    @AfterEach
    public void after(){
        stockRepository.deleteAll();
    }

    @Test
    public void stock_decrease(){
        stockService.decrease(1L, 1L);

        Stock stock = stockRepository.findById(1L).orElseThrow();

        assertThat(stock.getQuantity()).isEqualTo(99L);
    }

    @Test
    public void 동시에_100개씩_요청() throws InterruptedException {
        int threadCount = 100;
        // 멀티 스레드를 이용하는 자바의 API 비동기
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(32);
        // 100개의 요청이 끝날 때까지 기다려야 하므로
        // 다른 스레드에서 수행중인 작업이 완료될 때까지 대기할 수 있도록 도와주는 클래스
        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();

        assertThat(stock.getQuantity()).isEqualTo(0);
    }
}

설명

• beforeEach를 통해 1L, 100L의 stock객체가 하나 저장되어 있게 된다.
• 당연히 100번의 감소를 동시에 실행하면? 0L이 남아야 할 것 같다.

• 예상과 다른 결과가 나온 이유는 Race Condition이 일어났기 때문이다
• Race Condition이란 ? 둘 이상의 스레드가 공유 데이터에 접근할 수 있고, 동시에 변경을 하려고할 때 발생하는 문제

Thread - 1	Stock	Thread - 2
select * from stock where id = 1	{id : 1, quantity : 5}
update set quantity = 4 from stock where id = 1	{id : 1, quantity : 4}
	{id : 1, quantity : 4}	select *  from stock where id = 1
	{id : 1, quantity : 3}	update set quantity = 3 from stock where id = 1

• 스레드 1이 데이터를 가져가서 갱신한 값을 스레드 2가 가져와서 갱신을 하는 것을 예상
• 그러나, 실제로는 아래 표

Thread - 1	Stock	Thread - 2
select * from stock where id = 1	{id : 1, quantity : 5}
	{id : 1, quantity : 5}	select *  from stock where id = 1
update set quantity = 4 from stock where id = 1	{id : 1, quantity : 4}
	{id : 1, quantity : 4}	update set quantity = 4 from stock where id = 1

• 스레드 1이 데이터를 가져가서 갱신하기 전에 스레드 2가 값을 가져간다
• 그리고 스레드 1이 갱신을 하고 스레드 2도 갱신을 하지만 둘다 재고가 5인 상태에서 1을 줄인 값을 갱신하기 때문에 갱신이 누락되게 된다
• 이렇게 두개 이상의 스레드가 공유 데이터에 접근할 수 있고 동시에 변경하려고할 때 발생하는 문제를 Race Condition이라고 한다 
• 이런 문제를 해결하기 위해서는 하나의 스레드가 작업이 완료된 후에 다른 스레드가 데이터에 접근할 수 있도록 하면된다