Spring Boot 面接: トランザクション伝播の解説

// 伝播の概念のデモンストレーション
@Service
public class OrderService {

    private final PaymentService paymentService;
    private final OrderRepository orderRepository;

    // 親トランザクション - 新しいトランザクションを開始
    @Transactional
    public void createOrder(OrderRequest request) {
        // 現在のトランザクションで注文を保存
        Order order = orderRepository.save(new Order(request));

        // 別の @Transactional メソッドを呼び出す
        // 伝播が決定: 同じトランザクションか新しいトランザクションか?
        paymentService.processPayment(order.getId(), request.getAmount());
    }
}

@Service
public class PaymentService {

    // デフォルトの伝播: REQUIRED
    // createOrder() の既存のトランザクションに参加
    @Transactional
    public void processPayment(Long orderId, BigDecimal amount) {
        // createOrder() と同じトランザクションで実行
        // このメソッドが失敗すると、注文もロールバックされる
    }
}

// REQUIRED: デフォルトの動作
@Service
public class UserService {

    private final UserRepository userRepository;
    private final AuditService auditService;

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
    public void updateUser(Long userId, UserUpdateRequest request) {
        // 存在しない場合はトランザクションを開始
        User user = userRepository.findById(userId).orElseThrow();
        user.setEmail(request.getEmail());
        userRepository.save(user);

        // Audit は同じトランザクションに参加
        auditService.logUpdate(userId, "EMAIL_CHANGED");
    }
}

@Service
public class AuditService {

    private final AuditLogRepository auditLogRepository;

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
    public void logUpdate(Long userId, String action) {
        // updateUser() のトランザクションに参加
        // コミットまたはロールバックを一緒に
        auditLogRepository.save(new AuditLog(userId, action, Instant.now()));
    }
}

updateUser() が TX-1 を開始
    ├── save(user)          → TX-1
    └── logUpdate()         → TX-1 に参加 (REQUIRED)
           └── save(audit)  → TX-1

logUpdate() が失敗 → TX-1 ロールバック → user と audit 両方キャンセル

// REQUIRES_NEW: 独立したトランザクション
@Service
public class PaymentService {

    private final PaymentRepository paymentRepository;
    private final PaymentAuditService auditService;

    @Transactional
    public void processPayment(Long orderId, BigDecimal amount) {
        Payment payment = new Payment(orderId, amount);
        paymentRepository.save(payment);

        // 後で支払いが失敗しても監査は永続化される必要がある
        auditService.logPaymentAttempt(orderId, amount);

        // 監査後のエラーをシミュレート
        if (amount.compareTo(BigDecimal.ZERO) < 0) {
            throw new InvalidAmountException("Negative amount");
        }
    }
}

@Service
public class PaymentAuditService {

    private final PaymentAuditRepository auditRepository;

    // REQUIRES_NEW: 親トランザクションから独立してコミット
    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
    public void logPaymentAttempt(Long orderId, BigDecimal amount) {
        // 新しいトランザクション TX-2 が作成される
        // TX-1 (processPayment) は一時停止
        auditRepository.save(new PaymentAudit(orderId, amount, "ATTEMPTED"));
        // TX-2 はここでコミット、TX-1 から独立
    }
}

processPayment() が TX-1 を開始
    ├── save(payment)              → TX-1
    ├── logPaymentAttempt()        → TX-1 一時停止
    │       └── TX-2 を開始        → 新しいトランザクション
    │       └── save(audit)        → TX-2
    │       └── COMMIT TX-2        → audit 永続化
    │       └── TX-1 再開
    └── throw InvalidAmountException
        └── ROLLBACK TX-1          → 支払いキャンセル、しかし audit は保持

// NESTED: 親トランザクション内のセーブポイント
@Service
public class BatchProcessingService {

    private final ItemRepository itemRepository;
    private final ItemProcessor itemProcessor;

    @Transactional
    public BatchResult processBatch(List<Item> items) {
        BatchResult result = new BatchResult();

        for (Item item : items) {
            try {
                // 各アイテムはセーブポイント付きで処理
                itemProcessor.processItem(item);
                result.addSuccess(item.getId());
            } catch (ProcessingException e) {
                // このアイテムのみロールバック、バッチ全体ではない
                result.addFailure(item.getId(), e.getMessage());
            }
        }

        return result; // 成功したアイテムをコミット
    }
}

@Service
public class ItemProcessor {

    private final ItemRepository itemRepository;

    // NESTED: セーブポイントを作成、部分的なロールバックが可能
    @Transactional(propagation = Propagation.NESTED)
    public void processItem(Item item) {
        item.setStatus("PROCESSING");
        itemRepository.save(item);

        // ビジネス検証
        if (!isValid(item)) {
            throw new ProcessingException("Invalid item");
            // セーブポイントへロールバック → このアイテムのみ
        }

        item.setStatus("COMPLETED");
        itemRepository.save(item);
    }
}

NESTED:
├── 親 TX 内でセーブポイントを使用
├── 失敗時 → セーブポイントへロールバック
├── 親 TX がロールバックすると → NESTED もロールバック
└── パフォーマンスがよい (新しい接続なし)

REQUIRES_NEW:
├── 完全に独立したトランザクションを作成
├── 失敗時 → 子 TX のみロールバック
├── 親 TX がロールバックすると → 子 TX はすでにコミット済み
└── 新しい接続を必要とする

// SUPPORTS: オプションのトランザクション
@Service
public class ReportingService {

    private final ReportRepository reportRepository;

    // SUPPORTS: トランザクションあり/なしの両方で動作
    // トランザクションの保証が不要な読み取りに有用
    @Transactional(propagation = Propagation.SUPPORTS)
    public Report generateReport(Long reportId) {
        // @Transactional メソッドから呼ばれた場合 → その TX を使用
        // 直接呼ばれた場合 → トランザクションなし (読み取り OK)
        return reportRepository.generateComplexReport(reportId);
    }
}

@Service
public class ExternalNotificationService {

    private final ExternalApiClient apiClient;

    // NOT_SUPPORTED: 決してトランザクション内ではない
    // 遅い外部呼び出し中に TX をブロックすることを回避
    @Transactional(propagation = Propagation.NOT_SUPPORTED)
    public void sendExternalNotification(String message) {
        // 呼び出し中、親 TX は一時停止
        apiClient.send(message); // 潜在的に遅い HTTP 呼び出し
        // 後で親 TX が再開
    }
}

// 組み合わせ使用の例
@Service
public class OrderService {

    private final OrderRepository orderRepository;
    private final ReportingService reportingService;
    private final ExternalNotificationService notificationService;

    @Transactional
    public void completeOrder(Long orderId) {
        Order order = orderRepository.findById(orderId).orElseThrow();
        order.setStatus("COMPLETED");
        orderRepository.save(order);

        // 同じ TX 内でレポート生成 (SUPPORTS)
        Report report = reportingService.generateReport(orderId);

        // トランザクション外で外部通知 (NOT_SUPPORTED)
        // 外部 API が遅い場合の TX タイムアウトを回避
        notificationService.sendExternalNotification(
            "Order " + orderId + " completed"
        );
    }
}

// MANDATORY: トランザクション内から呼び出す必要がある
@Service
public class AuditService {

    private final AuditRepository auditRepository;

    // MANDATORY: 既存のトランザクションなしでは実行を拒否
    // 監査が監査対象の操作と常に原子的であることを保証
    @Transactional(propagation = Propagation.MANDATORY)
    public void logCriticalAction(String action, Long entityId) {
        // トランザクションなしで呼ばれた場合 → IllegalTransactionStateException
        auditRepository.save(new AuditLog(action, entityId, Instant.now()));
    }
}

// CacheService.java
// NEVER: 決してトランザクション内ではない
@Service
public class CacheService {

    private final CacheManager cacheManager;

    // NEVER: キャッシュはトランザクションに参加すべきではない
    // ロールバック後のキャッシュと DB の不整合を回避
    @Transactional(propagation = Propagation.NEVER)
    public void invalidateCache(String cacheKey) {
        // @Transactional から呼ばれた場合 → IllegalTransactionStateException
        cacheManager.getCache("entities").evict(cacheKey);
    }
}

// MANDATORY の正しい使用
@Service
public class SecurityService {

    private final AuditService auditService;

    @Transactional
    public void changeUserPassword(Long userId, String newPassword) {
        // 機密性の高い操作...
        updatePassword(userId, newPassword);

        // 監査は同じトランザクション内である必要がある
        // MANDATORY がこのアーキテクチャ上の制約を強制する
        auditService.logCriticalAction("PASSWORD_CHANGE", userId);
    }

    // エラー: トランザクションなしでの直接呼び出し
    public void badUsage() {
        // TX がないため IllegalTransactionStateException をスロー
        auditService.logCriticalAction("TEST", 1L);
    }
}

// 古典的なエラー: self-invocation
@Service
public class BrokenService {

    private final ItemRepository itemRepository;

    public void processItems(List<Long> itemIds) {
        for (Long id : itemIds) {
            // 罠: 内部呼び出し → プロキシをバイパス
            // processItem() の @Transactional は無視される
            processItem(id);
        }
    }

    @Transactional
    public void processItem(Long itemId) {
        // このトランザクションは内部呼び出しでは決して作成されない
        Item item = itemRepository.findById(itemId).orElseThrow();
        item.setStatus("PROCESSED");
        itemRepository.save(item);
    }
}

// 解決策 1: 自己注入
@Service
public class FixedServiceWithSelfInjection {

    private final ItemRepository itemRepository;

    @Lazy
    @Autowired
    private FixedServiceWithSelfInjection self; // 自己注入

    public void processItems(List<Long> itemIds) {
        for (Long id : itemIds) {
            // プロキシ経由で呼び出し → @Transactional が動作
            self.processItem(id);
        }
    }

    @Transactional
    public void processItem(Long itemId) {
        // トランザクションが正しく作成される
        Item item = itemRepository.findById(itemId).orElseThrow();
        item.setStatus("PROCESSED");
        itemRepository.save(item);
    }
}

// 解決策 2: 2 つのサービスに分割 (推奨)
@Service
public class ItemOrchestrator {

    private final ItemProcessor processor;

    public void processItems(List<Long> itemIds) {
        for (Long id : itemIds) {
            // 別の Bean への呼び出し → プロキシが動作
            processor.processItem(id);
        }
    }
}

@Service
public class ItemProcessor {

    private final ItemRepository itemRepository;

    @Transactional
    public void processItem(Long itemId) {
        // トランザクションが正しく管理される
        Item item = itemRepository.findById(itemId).orElseThrow();
        item.setStatus("PROCESSED");
        itemRepository.save(item);
    }
}

// 例外タイプに基づくロールバック動作
@Service
public class TransactionRollbackDemo {

    private final OrderRepository orderRepository;

    // RuntimeException → 自動ロールバック
    @Transactional
    public void methodWithRuntimeException() {
        orderRepository.save(new Order());
        throw new RuntimeException("Error"); // ROLLBACK
    }

    // チェック例外 → デフォルトでロールバックなし
    @Transactional
    public void methodWithCheckedException() throws IOException {
        orderRepository.save(new Order());
        throw new IOException("File error"); // それでもコミット!
    }

    // チェック例外でロールバックを強制
    @Transactional(rollbackFor = IOException.class)
    public void methodWithRollbackFor() throws IOException {
        orderRepository.save(new Order());
        throw new IOException("Error"); // rollbackFor のおかげで ROLLBACK
    }

    // ロールバックから RuntimeException を除外
    @Transactional(noRollbackFor = BusinessException.class)
    public void methodWithNoRollbackFor() {
        orderRepository.save(new Order());
        throw new BusinessException("Warning"); // 例外にもかかわらずコミット
    }
}

// 一貫したトランザクション設定
@Service
public abstract class BaseTransactionalService {

    // すべての例外でロールバック (チェック済みおよびチェック外)
    @Transactional(rollbackFor = Exception.class)
    protected void executeInTransaction(Runnable operation) {
        operation.run();
    }
}

// PaymentService.java
@Service
public class PaymentService extends BaseTransactionalService {

    private final PaymentRepository paymentRepository;

    @Transactional(
        rollbackFor = Exception.class,
        noRollbackFor = InsufficientFundsException.class
    )
    public PaymentResult processPayment(PaymentRequest request) {
        Payment payment = new Payment(request);
        paymentRepository.save(payment);

        if (request.getAmount().compareTo(getBalance()) > 0) {
            // ロールバックしない - 試行記録を保持したい
            throw new InsufficientFundsException("Insufficient balance");
        }

        return new PaymentResult(payment.getId(), "SUCCESS");
    }
}

// 分離 + 伝播の組み合わせ
@Service
public class IsolationDemo {

    private final AccountRepository accountRepository;

    // READ_COMMITTED: 他のトランザクションがコミットしたデータを見る
    @Transactional(
        isolation = Isolation.READ_COMMITTED,
        propagation = Propagation.REQUIRED
    )
    public BigDecimal getAccountBalance(Long accountId) {
        // トランザクション中に再読み込みすると異なる値が見える可能性
        return accountRepository.findById(accountId)
            .map(Account::getBalance)
            .orElse(BigDecimal.ZERO);
    }

    // REPEATABLE_READ: トランザクション中に同じ読み取りを保証
    @Transactional(
        isolation = Isolation.REPEATABLE_READ,
        propagation = Propagation.REQUIRED
    )
    public void transferWithConsistentRead(Long fromId, Long toId, BigDecimal amount) {
        Account from = accountRepository.findById(fromId).orElseThrow();
        Account to = accountRepository.findById(toId).orElseThrow();

        // 別のトランザクションが 'from' を変更しても、
        // 常に初期値 (スナップショット) が見える
        from.debit(amount);
        to.credit(amount);

        accountRepository.save(from);
        accountRepository.save(to);
    }

    // SERIALIZABLE: 最大の分離、並行性なし
    @Transactional(
        isolation = Isolation.SERIALIZABLE,
        propagation = Propagation.REQUIRES_NEW
    )
    public void criticalOperation(Long accountId) {
        // このデータ上の他のすべてのトランザクションをブロック
        // 慎重に使用 - パフォーマンスへの影響あり
        Account account = accountRepository.findById(accountId).orElseThrow();
        account.performCriticalUpdate();
        accountRepository.save(account);
    }
}

| 分離レベル        | Dirty Read | Non-Repeatable | Phantom |
|------------------|------------|----------------|---------|
| READ_UNCOMMITTED | 可能       | 可能           | 可能    |
| READ_COMMITTED   | なし       | 可能           | 可能    |
| REPEATABLE_READ  | なし       | なし           | 可能    |
| SERIALIZABLE     | なし       | なし           | なし    |

// Transactional Outbox パターン
@Service
public class OutboxService {

    private final OutboxRepository outboxRepository;

    // ビジネスエンティティと同じトランザクションでイベントを保存
    @Transactional(propagation = Propagation.MANDATORY)
    public void saveEvent(String aggregateType, Long aggregateId, String eventType, String payload) {
        OutboxEvent event = OutboxEvent.builder()
            .aggregateType(aggregateType)
            .aggregateId(aggregateId)
            .eventType(eventType)
            .payload(payload)
            .status("PENDING")
            .createdAt(Instant.now())
            .build();
        outboxRepository.save(event);
    }
}

@Service
public class OrderService {

    private final OrderRepository orderRepository;
    private final OutboxService outboxService;

    @Transactional
    public Order createOrder(OrderRequest request) {
        // 注文を作成
        Order order = new Order(request);
        orderRepository.save(order);

        // 同じトランザクション内の outbox イベント (MANDATORY)
        // コミット成功 → 両方が永続化
        // ロールバック → どちらも永続化されない
        outboxService.saveEvent(
            "ORDER",
            order.getId(),
            "ORDER_CREATED",
            toJson(new OrderCreatedEvent(order))
        );

        return order;
    }
}

// OutboxPublisher.java
// イベントを公開する別プロセス
@Service
public class OutboxPublisher {

    private final OutboxRepository outboxRepository;
    private final MessageBroker messageBroker;

    // 各公開ごとに独立したトランザクション
    @Scheduled(fixedDelay = 1000)
    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
    public void publishPendingEvents() {
        List<OutboxEvent> events = outboxRepository
            .findByStatusOrderByCreatedAt("PENDING");

        for (OutboxEvent event : events) {
            try {
                messageBroker.publish(event.getEventType(), event.getPayload());
                event.setStatus("PUBLISHED");
                event.setPublishedAt(Instant.now());
            } catch (Exception e) {
                event.setStatus("FAILED");
                event.setError(e.getMessage());
            }
            outboxRepository.save(event);
        }
    }
}

// 伝播動作のテスト
@SpringBootTest
@Transactional
class TransactionPropagationTest {

    @Autowired
    private OrderService orderService;

    @Autowired
    private PaymentService paymentService;

    @Autowired
    private TestEntityManager entityManager;

    @Test
    void required_shouldShareTransaction() {
        // Given
        Order order = orderService.createOrder(new OrderRequest());

        // When - 同じトランザクションでの支払い (REQUIRED)
        paymentService.processPayment(order.getId(), BigDecimal.TEN);

        // Then - コミット前に両方が見える
        entityManager.flush();
        assertThat(entityManager.find(Order.class, order.getId())).isNotNull();
        assertThat(entityManager.find(Payment.class, order.getId())).isNotNull();
    }

    @Test
    void requiresNew_shouldCommitIndependently() {
        // Given
        Long orderId = null;

        try {
            // When - REQUIRES_NEW での監査
            orderId = orderService.createOrderWithAudit(new OrderRequest());
            throw new RuntimeException("Simulated failure after audit");
        } catch (RuntimeException e) {
            // メイントランザクションがロールバック
        }

        // Then - 監査 (REQUIRES_NEW) は依然としてコミット済み
        assertThat(findAuditLog(orderId)).isNotNull();
        // しかし注文はロールバック
        assertThat(findOrder(orderId)).isNull();
    }

    @Test
    void mandatory_shouldThrowWithoutTransaction() {
        // Given - アクティブなトランザクションなし

        // When/Then - 例外をスローする必要がある
        assertThatThrownBy(() -> auditService.logCriticalAction("TEST", 1L))
            .isInstanceOf(IllegalTransactionStateException.class)
            .hasMessageContaining("No existing transaction");
    }
}

// 実際のロールバックとコミットを伴う統合テスト
@SpringBootTest
class PropagationIntegrationTest {

    @Autowired
    private OrderService orderService;

    @Autowired
    private OrderRepository orderRepository;

    @Autowired
    private AuditLogRepository auditLogRepository;

    @Test
    void nested_shouldRollbackOnlyNestedOnFailure() {
        // Given
        int initialCount = orderRepository.findAll().size();

        // When - NESTED でのバッチ処理
        BatchResult result = orderService.processBatchWithNested(
            List.of(validItem(), invalidItem(), validItem())
        );

        // Then - 有効なアイテムのみが永続化
        assertThat(result.getSuccessCount()).isEqualTo(2);
        assertThat(result.getFailureCount()).isEqualTo(1);
        assertThat(orderRepository.findAll().size()).isEqualTo(initialCount + 2);
    }
}

// 集中化されたトランザクション設定
@Configuration
@EnableTransactionManagement
public class TransactionConfig {

    // すべてのトランザクションのデフォルトタイムアウト
    @Bean
    public PlatformTransactionManager transactionManager(DataSource dataSource) {
        DataSourceTransactionManager tm = new DataSourceTransactionManager(dataSource);
        tm.setDefaultTimeout(30); // 1 トランザクションあたり最大 30 秒
        return tm;
    }
}

// BaseService.java
// サービスのデフォルトアノテーション
@Service
@Transactional(
    readOnly = true, // デフォルトで読み取り専用
    rollbackFor = Exception.class // 任意の例外でロールバック
)
public abstract class BaseService {
    // 読み取りメソッドは readOnly = true を継承
}

// OrderService.java
// 一貫した設定を持つサービス
@Service
public class OrderService extends BaseService {

    private final OrderRepository orderRepository;

    // readOnly = true を継承
    public Order findById(Long id) {
        return orderRepository.findById(id).orElseThrow();
    }

    // 書き込み用のオーバーライド
    @Transactional(readOnly = false)
    public Order createOrder(OrderRequest request) {
        return orderRepository.save(new Order(request));
    }

    // 重要なケースの明示的設定
    @Transactional(
        readOnly = false,
        propagation = Propagation.REQUIRES_NEW,
        isolation = Isolation.SERIALIZABLE,
        timeout = 10
    )
    public void criticalOperation(Long orderId) {
        // 最大分離と短いタイムアウトの操作
    }
}

トランザクション設定 - チェックリスト

✅ readOnly = true をデフォルトに、書き込みには明示的オーバーライド
✅ チェック例外を含めるため rollbackFor = Exception.class
✅ 操作タイプに応じた適切なタイムアウト
✅ 内部呼び出しを避ける (@Transactional は無視される)
✅ 独立したコミットが必要な場合のみ REQUIRES_NEW
✅ トランザクションコンテキストを保証するための MANDATORY
✅ ロールバック動作の明示的なテスト
✅ 長時間実行されるトランザクションを監視
✅ 非標準の伝播選択を文書化