[Spring] 스프링 핵심원리 기본편 - 객체 지향 설계와 스프링

이글은 스프링핵심원리-기본편-인프런 강의를 학습 후 
나중에 다시 복습하기 위해 정리한 글입니다.
문제시 비공개로 처리하겠습니다. 

스프링 핵심 원리 - 기본편 - 인프런 | 강의

목차

1. 자바 진영의 추운 겨울과 스프링 탄생
2. 스프링이란?
3. 좋은 객체 지향 프로그래밍이란?
4. 좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙(SOLID)
5. 객체 지향 설계와 스프링

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1. 자바 진영의 추운 겨울과 스프링 탄생

EJB(Enterprise Java Beans)

EJB는 거대규모 시스템 구축을 위한 컴포넌트 모델 이라고 설명할 수 있다.

여기서 컴포넌트 모델이란 대략 각각의 소프트웨어를 독립적인 모듈로 제작하여

재사용과 호환성을 높이는 개념 이다.

 

EJB의 JB 즉, Java Beans 란 자바로 작성된 소프트웨어 컴포넌트들을 지칭한다.

자바는 프로그램 기본단위가 클래스이고, 자바빈즈는 그 클래스들이 복합적으로 이루어진 구조를 말한다.

 

EJB 장점

• 객체를 미리 생성하여 메모리에 저장해 사용준비가 된 후 서버가 동작. → 많은 동시접속자에 대해 안정성을 지원(인스턴스 풀링)
• 자동으로 컨테이너가 모든 처리메소드에 대해 트랜잭션을 처리해줌.
• 빈즈의 상태를 메모리에서 관리해줌.
• 분산기능 지원

EJB 단점

• 분산 기능을 지원하기 위해 객체를 직렬화하는 과정에서 실행 속도 저하
• 복잡한 프로그래밍 모델
• 특정환경, 기술에 종속적인 코드
• 자동화된 테스트가 매우 어렵거나 불가능

POJO (Plain Old Java Object)

EJB의 비싸고, 복잡하고, 느린 기술을 비판하고자 나온 얘기

“차라리 오래된 방식의 자바 오브젝트를 사용하자”

 

스프링 과 하이버네이트

스프링의 로드 존슨, 하이버네이트의 개빈 킹에 의해 EJB가 대체될 수 있는 기술들이 나오기 됐다.

 

스프링 역사

전설의 시작

• 2002년 로드 존슨 책 줄간
• EJB의 문제점 지적
• EJB 없이도 충분히 고품질의 확장 가능한 애플리케이션을 개발할 수 있음을 보여주고→ 여기에 지금 스프링 핵심 개념과 코드가 들어가 있음
• 30,000라인 이상의 기반 기술을 예제 코드로 선보임
• BeanFactory, ApplicationContext, POJO, 제어의 역전, 의존관계 주입
• 책이 유명해지고, 개발자들이 책의 예제코드를 프로젝트에 사용 → 유겐 휠러, 얀 카로프가 로드 존슨에게 오픈소스 프로젝트 제안 ...
• 스프링 이름은 전통적인 J2EE(EJB)라는 겨울을 넘어 새로운 시작이라는 뜻!

릴리즈

• 2003년 스프링 프레임워크 1.0 출시 - XML
• 2006년 스프링 프레임워크 2.0 출시 - XML 편의 기능 지원
• 2009년 스프링 프레임워크 3.0 출시 - 자바 코드로 설정
• 2013년 스프링 프레임워크 4.0 출시 - 자바8
• 2014년 스프링 부트 1.0 출시
• 2017년 스프링 프레임워크 5.0, 스프링 부트 2.0 출시 - 리엑티브 프로그래밍 지원
• 리엑티브 프로그래밍 → 자바에서도 node.js처럼 비동기, 넌블럭킹 개발 가능
• 2020년 9월 현재 스프링 프레임워크 5.2.x, 스프링 부트 2.3.x

스프링 부트

스프링의 환경 설정 어려움, 톰캣이나 웹서버에 WAR빌드와 배포의 복잡함 으로 스프링 부트 탄생

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2. 스프링이란 

스프링 생태계

https://spring.io/projects 에 들어가면 스프링을 구성하는 많은 프로젝트 설명이 있음.

스프링 프레임워크

• 핵심 기술 : 스프링 DI 컨테이너, AOP, 이벤트, 기타
• 웹 기술 : 스프링 MVC, 스프링 WebFlux
• 데이터 접근 기술: 트랜잭션, JDBC, ORM 지원, XML 지원
• 기술 통합: 캐시, 이메일, 원격접근, 스케줄링
• 테스트: 스프링 기반 테스트 지원
• 언어: 코틀린, 그루비
• 최근에는 스프링 부트를 통해서 스프링 프레임워크의 기술들을 편리하게 사용

스프링 부트

• 스프링을 편리하게 사용할 수 있도록 지원, 최근에는 기본으로 사용
• 단독으로 실행할 수 있는 스프링 애플리케이션을 쉽게 생성
• Tomcat 같은 웹 서버를 내장해서 별도의 웹 서버를 설치하지 않아도 됨 → 빌드, 서버 띄우는 것까지 다 해줌
• 손쉬운 빌드 구성을 위한 starter 종속성 제공 → 프레임워크 버전과 라이브러리 버전의 궁합이 뭐가 좋고 나쁜지 생각할 필요 없다 .!@!@
• 스프링과 3rd parth(외부) 라이브러리 자동 구성
• 메트릭, 상태 확인, 외부 구성 같은 프로덕션 준비 기능 제공 → 운영환경에서 모니터링이 매우 중요한데, 스프링 부트는 어느 정도 기본적으로 제공
• 관례에 의한 간결한 설정 → 꼭 필요한 것만 바꾸면 될 정도로 이미 설정이 잘 되있음

스프링 단어?

• 스프링이란 단어는 문맥에 따라 다르게 사용됨
  • 스프링 DI 컨테이너 기술
  • 스프링 프레임워크
  • 스프링 부트, 스프링 프레임워크 등을 모두 포함한 스프링 생태계

스프링 핵심 개념

• 이 기술을 왜 만들었는가?
• 이 기술의 핵심 컨셉은?

모든 기술은 기술의 핵심 개념과 컨셉을 이해하고 배워야 의미가 있다.

• 웹 애플리케이션 만들고, DB 접근 편리하게 해주는 기술?
• 전자정부 프레임워크?
• 웹 서버 자동으로 띄어주고?
• 클라우드, 마이크로서비스?

스프링의 진짜 핵심

• 스프링은 자바 언어 기반의 프레임워크
• 자바 언어의 가장 큰 특징 - 객체 지향 언어
• 스프링은 객체 지향 언어가 가진 강력한 특징을 살려내는 프레임워크
• 스프링은 좋은 객체 지향 어플리케이션을 개발할 수 있도록 도와주는 프레임워크

핵심 중에 핵심은 스프링의 DI, IOC 컨테이너를 통해 객체 지향 프로그래밍을 잘 할 수 있게 도와주는 도구다.

 

그럼 ... 좋은 객체 지향 프로그래밍이 뭔데 ???

 

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3. 좋은 객체 지향 프로그래밍이란?

객체 지향 특징

• 추상화
• 캡슐화
• 상속
• 다형성

객체 지향 프로그래밍?

컴퓨터 프로그램을 ‘객체’들의 모임으로 파악하고자 하는 것.

각각의 객체는 메시지를 주고받고, 데이터를 처리할 수 있다. (협력)

유연하고 변경이 용이하여 대규모 소프트웨어 개발에 많이 사용됨.

 

유연하고 변경이 용이하다는 의미?

레고 블럭 조립하듯이, 컴퓨터 부품 갈아 끼우듯 컴포넌트를 쉽고 유연하게 변경하면서 개발

다형성 (Polymorphism)

다형성을 실세계에 비유하여 이해해보자 ~ !

 

역할 과 구현으로 세상을 구분

 

역할과 구현으로 세상을 구분하였기 때문에

→ 클라이언트(운전자)에 영향을 주지않고 새로운 기능(새로운 자동차) 제공가능

즉, 새로운 자동차가 나와도 클라이언트를 변경하지 않아도 됨

 

→ 줄리엣의 배우(구현)가 변경된다 하더라도 로미오 역할에 영향을 주지 않음

이것이 역할과 구현을 분리하면 유연하고 변경 용이하다는 의미

역할과 구현을 분리

역할과 구현으로 구분하면 세상이 단순해지고, 유연해지며 변경도 편리해진다.

확장 가능한 설계

클라이언트에 영향을 주지 않는 변경 가능

 

장점 (핵심 : 클라이언트)

• 클라이언트는 대상의 역할(인터페이스)만 알면 된다.
• 클라이언트는 구현 대상의 내부 구조를 몰라도 된다.
• 클라이언트는 구현 대상의 내부 구조가 변경되어도 영향을 받지 않는다.
• 클라이언트는 구현 대상 자체를 변경해도 영향을 받지 않는다.

인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요 !

역할(인터페이스) 자체가 변하면 클라이언트, 서버 모두에 큰 변경이 일어날 수 있음.

 

자바 언어

• 자바 언어의 다형성
  • 역할 = 인터페이스
  • 구현 = 인터페이스 구현 클래스, 구현 객체
• 객체를 설계할 때 역할과 구현을 명확히 분리
• 객체 설계시 역할(인터페이스)을 먼저 부여하고, 그 역할을 수행하는 구현 객체 만들기

수 많은 객체 클라이언트와 객체 서버는 서로 협력 관계를 가짐

혼자 있는 객체는 없음

 

자바 언어의 다형성

• 오버라이딩을 떠올려보자
• 오버라이딩은 자바 기본 문법
• 오버라이딩 된 메서드가 실행
• 다형성으로 인터페이스를 구현한 객체를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있음
• 물론 클래스 상속 관계도 다형성, 오버라이딩 적용 가능

public class MemberService{

	//private MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();
	private MemberRepository memberRepository = new JdbcMemberRepository();

}

다형성의 본질

• 인터페이스를 구현한 객체 인스턴스를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다.
• 다형성의 본질을 이해하려면 협력이라는 객체사이의 관계에서 시작해야함
• 클라이언트를 변경하지 않고, 서버의 구현 기능을 유연하게 변경할 수 있다.

스프링과 객체 지향

• 다형성이 가장 중요
• 스프링은 다형성을 극대화해서 이용할 수 있게 도와준다.
• 스프링에서 이야기하는 제어의 역전(IOC), 의존관계 주입(DI)은 다형성을 활용해서 역할과 구현을 편리하게 다룰 수 있도록 지원
• 스프링을 사용하면 마치 레고 조립하듯이! 공연 무대 배우를 선택하듯이! 구현을 편리하게 변경할 수 있다.

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4. 좋은 객체지향 설계의 5가지 원칙(SOLID)

SOLID

클린코드로 유명한 로버트 마틴이 좋은 객체지향 설계의 5가지 원칙을 정리

• SRP (Single Responsibility Principle) : 단일 책임 원칙
• OCP (Open/Closed Principle) : 개방-폐쇄 원칙
• LSP (Liskov Substitution Principle) : 리스코프 치환 원칙
• ISP (Interface Segregation Principle) : 인터페이스 분리 원칙
• DIP (Dependency Inversion Principe) : 의존관계 역전 원칙

5가지 원칙을 관통하는 것은 결국 이전 시간에 강조한 ‘다형성’ 이다.

SRP : 단일 책임 원칙

• 하나의 클래스는 하나의 책임만 가져야 한다.
• 문맥과 상황에 따라 ‘하나의 책임’이라는 것은 모호할 수 있다.
• 중요 포인트는 변경 했을 때의 파급력이다. → 파급효과가 적을 수록 단일 책임 원칙을 잘 따른 것.!

OCP : 개방-폐쇄 원칙

• 소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나 변경에는 닫혀 있어야 한다.
• 코드의 변경 없이 기능을 확장할 수 있어야 한다. (다형성)
• 인터페이스를 구현한 새로운 클래스를 만들어 새로운 기능을 구현. → 역할과 구현을 분리

문제점 (다형성만 사용 했을 때의 시나리오)

public class MemberService{

//private MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();
private MemberRepository memberRepository = new JdbcMemberRepository();

}

MemberService 클래스가 구현 클래스를 직접 선택함...

→ 구현 객체를 변경하려면 클라이언트 코드를 변경해야함.

 

JdbcMemberRepository가 아닌 MemoryMemberRepository를 선택하려면 주석을 해제하는 등...

구현체를 새로 만드는 것은 좋은데, 클라이언트의 기존 코드를 변경해야 하는 상황이 발생.

분명 다형성을 사용했지만 OCP원칙을 지킬 수 없음.

 

이 문제를 어떻게 해결할 것인가?

 

객체를 생성하고, 연관관계를 맺어주는 별도의 조립, 설정자가 필요하다.

이 과정을 ‘스프링 컨테이너’가 해결해준다. (IOC, DI ...)

LSP : 리스코프 치환 원칙

• 프로그램의 객체는 프로그램의 정확성을 깨드리지 않으면서 하위 타입의 인스턴스로 바꿀 수 있어야한다.
• 다형성에서 하위 클래스는 인터페이스 규약을 지켜야함
• 인터페이스를 구현한 구현체를 믿고 사용하려면 LSP를 지켜야 한다.

예를 들어) 엑셀을 밟으면 앞으로 가야지, 쌩뚱맞게 옆으로 가거나 뒤로 가서는 안된다.

→ 즉, 매서드의 존재 의미에 맞게 기능적으로 보장하라.

ISP : 인터페이스 분리 원칙

• 특정 클라이언트를 위한 여러개의 인터페이스가 범용 인터페이스보다 낫다.
• 인터페이스도 적당한 규모로 쪼개는 것이 좋다.
• 인터페이스가 명확해지고, 유지보수가 편해짐.

DIP : 의존관계 역전 원칙

• 프로그래머는 ‘추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다.’ 의존성 주입은 이 법칙을 따르는 방법 중 하나다.  → 구현 클래스에 의존하지 말고, 인터페이스에 의존하라는 뜻!
• 역할에 의존하라는 뜻. → 클라이언트가 구현체를 유연하게 변경할 수 있다.

앞서 OCP에서 설명한 MemberService는 인터페이스에 의존하지만, 구현 클래스도 동시에 의존.

private MemberRepository memberRepository = new JdbcMemberRepository();

클라이언트(MemberService) 가 구현 클래스를 직접 선택

→ DIP 위반

정리

• 객체 지향의 핵심은 다형성
• 다형성 만으로는 쉽게 부품을 갈아 끼우듯이 개발할 수 없다.
• 다형성 만으로는 구현 객체를 변경할 때 클라이언트 코드도 함께 변경된다.
• 다형성 만으로는 OCP, DIP를 지킬 수 없다.
• 뭔가 더 필요하다...

public class MemberService{

//private MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();
private MemberRepository memberRepository = new JdbcMemberRepository();

}

다시 보자면

 

구현체를 바꾸기 위해선 클라이언트 코드를 변경 해야함.

→ OCP 위반 (확장에는 열려있고 변경에는 닫혀있다.)

 

클라이언트가 인터페이스, 구현체 모두 의존

→ DIP 위반 (추상화에만 의존해야지, 구현체를 위존하면 안됨 ! )

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5. 객체 지향 설계와 스프링

스프링에 왜 객체 지향 이야기가 나오는가?

• 스프링은 다음 기술로 다형성 + OCP, DIP를 가능하게 지원
  • DI (Dependency Injection) : 의존관계, 의존성 주입
  • DI 컨테이너 제공
• 클라이언트 코드의 변경 없이 기능 확장
• 쉽게 부품 교체하듯이 개발

스프링이 없던 시절

옛날 어떤 개발자가 좋은 객체 지향 개발을 하려고 OCP, DIP 원칙을 지키며 개발을 해보니, 너무 할일이 많았다.

 

→ 배보다 배꼽이 더 크다.

→ 그래서 프레임워크로 만들어버림.

 

순수하게 자바로 OCP, DIP 원칙을 지키며 개발을 해보면, 결국 스프링 프레임워크를 만들게 된다.

(더 정확히는 DI 컨테이너)

 

그렇다면 스프링이 왜? 만들어 졌는지 코드로 이해해보자 !!!

정리

• 모든 설계의 역할과 구현을 분리
• 이상적으로는 모든 설계에 인터페이스를 부여하자 !!!
• 하지만 인터페이스를 도입하면 추상화라는 비용이 발생한다.
• 기능을 확장할 가능성이 없다면, 구체 클래스를 직접 사용하고, 향후 꼭 필요할 때 리팩터링해서 인터페이스를 도입하는 것도 방법이다. → 단점이 장점을 넘어설 떄, 방식을 바꾸자