[Spring] 동시성 속에서 무결성 지키기

이번 프로젝트는 싱크라이프라는 회사의 과제로 나온 '스터디룸 예약 시스템'을 주제로 만들었다.

핵심 목표는 '동시성 속에서 무결성 지키기' 로써 중첩 예약 및 시간 겹침 방지를 중점으로 뒀다.

 

핵심 로직

- PostgreSQL의 tstzrange 타입과 EXCLUDE USING gist 제약을 활용을 활용하여 중첩 예약 및 시간 겹침 방지

- GlobalExceptionHandler를 통한 예외 처리

- Spring Security를 활용한 접근 권한 제어

 

1. 중첩 예약 및 시간 겹침 방지 구현

이번 프로젝트의 가장 핵심이 되는 부분으로써 예약 시스템에는 반드시 들어가야하는 조건이다.처음에는 이것을 자주 사용하던 Mysql이나 MariaDB등으로 해결하려고 했으나 그렇게 하면 로직이 쓸데없이 복잡해진다.

 

- 중첩 예약 방지를 위해 이미 예약된 방의 정보를 불러와 비교해야한다.- 시간 겹침을 방지하기 위해서 불러온 정보에서 또 다시 시작시간과 끝 시간을 분리하여 대조해야한다.└> 이러한 과정들은 성능을 저하시키고, 로직을 복잡하게 만들수 있다.

 

그래서 과제에 힌트로 주어진 가장 효율적인 방법으로 PostgreSQL의 tstzrange 타입과 EXCLUDE USING gist 제약을 활용하기로 하였다.

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- tstzrange( timestamp with time zone )시간의 범위를 저장하는 PostgreSQL 타입으로써 시작시간과 끝시간 쌍의 형태로 시간의 범위를 지정한다.

["2025-09-21 06:40:57.954+09","2025-09-21 07:40:57.954+09")

 

- GiST Index( Generalized Search Tree )

모든 종류의 데이터와 검색 방법을 지원할 수 있도록 일반화된 구조의 인덱스로써 유연성과 확장성이 뛰어남

여기서 사용하는 이유는 특정 영역에 겹치는 (시간이 겹치는) 데이터만 분류하기 위해서 사용한다.

└> EXCLUDE USING gist: GiST 인덱스를 사용해서 겹침 금지 제약을 설정.

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하지만 Spring JPA에서는 이 둘을 지원하지 않기에 조금 다른 방법을 사용하여 적용하였다.

먼저 엔티티에서는 @Column 어노테이션의 columnDefinition를 활용하여 tstzrange타입임을 명시해주었다.

// JPA에서는 tstzrange 타입을 지원하지 않기 때문에 String으로 처리
@Column(name = "time_range", columnDefinition = "tstzrange")
private String timeRange;

기본적으로 Spring에서는 String 타입으로 처리하되 실제 데이터 타입은 tstzrange가 된다.

 

이후 Repository에서 조회 및 저장을 할때는 @Query 어노테이션을 사용하여 직접 SQL문을 작성해주었다.

이때, nativeQuery = true 옵션을 붙여 실제 DB에서 사용되는 문법임을 명시했다.

/**
     * 예약 시간 범위가 겹치는 모든 예약을 조회합니다.
     * PostgreSQL의 '&&' 연산자를 사용하여 time_range 컬럼과 입력된 범위(tstzrange) 간의 겹침 여부를 검사합니다.
     *
     * @param start 시작 시간
     * @param end   종료 시간
     * @return      예약 리스트 반환
     */
    @Query(value = """
    SELECT * FROM reservation r
    WHERE r.time_range && tstzrange(:startDate, :endDate)""", nativeQuery = true)
    List<Reservation> findByTimeRange(@Param("startDate") ZonedDateTime start,
                                      @Param("endDate") ZonedDateTime end);

 /**
     * 예약 정보를 저장합니다.
     * PostgreSQL의 tstzrange 타입으로 시간 범위를 저장하며, 문자열로 전달된 범위를 CAST하여 삽입합니다.
     * 이후 RETUNING * 을 통하여 Reservation 객체를 반환함
     *
     * @param userId    유저 ID
     * @param roomId    회의실 ID
     * @param timeRange timeRange 형식의 시간 범위
     * @return          예약 정보 반환
     */
    @Query(value = """
    INSERT INTO reservation (user_id, rooms_id, time_range)
    VALUES (:userId, :reservationId, CAST(:timeRange AS tstzrange))
    RETURNING *
    """, nativeQuery = true)
    Reservation saveReservationWithRange(
            @Param("userId") Long userId,
            @Param("reservationId") Long roomId,
            @Param("timeRange") String timeRange
    );

 

여기서 가장 핵심인 중첩 예약 및 시간 겹침 방지 구현을 위하여 마찬가지로 테이블을 생성할 때, 조건을 붙이려고 했으나

JPA에서 해당 조건을 인식하지 못하여서 SQL 파일을 따로 분리하고, 그곳에 테이블 생성 및 제약조건 처리를 하였다.

-- GIST 인덱스 기능을 위해 확장 설치
CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS btree_gist;

-- 테이블이 없으면 생성
CREATE TABLE IF NOT EXISTS reservation (
  id SERIAL PRIMARY KEY,
  user_id BIGINT NOT NULL,
  rooms_id BIGINT NOT NULL,
  time_range tstzrange NOT NULL
);

-- JPA에서는 해당 제약 조건을 처리하지 못하기 때문에 SQL문으로 따로 처리
ALTER TABLE reservation
ADD EXCLUDE USING gist (
  rooms_id WITH =,
  time_range WITH &&
);

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- CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS btree_gist;

PostgreSQL에서 데이터베이스에서 Gist 인덱스의 기능을 확장하기 위해 사용하였다.

Gist를 B-tree처럼 일반적인 데이터 타입(숫자, 문자열, 날짜 등)에도 사용할 수 있도록 기능을 추가한다.

여기서는 EXCLUDE 제약 조건을 정의하기 위해서 사용되었다.

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해당 SQL 파일은 프로젝트가 실행되고 엔티티로 테이블이 생성되기 전에 실행된다.

하지만 reservation 테이블이 아직 생성되지 않았는데 제약 조건을 걸어버리는 문제가 생겨 여기서 테이블을 한번 더 정의하였다.

이후, EXCLUDE USING gist  제약조건을 걸어서  중첩 예약 및 시간 겹침을 방지하였다.

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완성된 프로젝트는 아래에서 확인할 수 있다.

대부분의 코드에 주석을 달아놨기에 이해하는데는 큰 무리가 없을것이다.

GitHub - MSP-31/studyroom