스프링 핵심원리 - 기본편을 정리한 글입니다.
스프링의 탄생
2000년 초반에 자바 표준 기술 중 EJB(Enterprise Java Beans)라는 기술이 있었다. 지금으로 치면 스프링, JPA 등을 합쳐놓은 기술이다. EJB가 가지는 장점들, 컨테이너, 트랜잭션 관리, 분산 기술, ORM이 있었기 때문에 비싼 값에도 많이 사용되었다.
많이 사용되는데도 불구하고 여러 단점이 있었다.
EJB는 배우기 매우 어렵고, 복잡하고 느리다. 즉, 개발자들이 사용하기 어려웠다. EJB에 의존하여 코드를 짜야하는 불편함을 해결하기 위해 개발자들이 순수한 자바(POJO, Plan Old Java Object)로 개발하고자 하였다.
이런 와중에 개빈 킹과 로드 존슨이라는 두 명의 개발자가 오픈소스를 만들기 시작한다.
스프링
로드 존슨이 2002년 Expert One-on-One J2EE Design and Development 라는 저서에서 선보인 코드가 기초가 되었으며 이것이 스프링이 되었다.
하이버네이트
개빈 킹이라는 개발자가 하이버네이트(Hibernate)라는 기술을 만드는데, 개발자들은 EJB의 엔티티빈을 사용하지 않고 하이버네이트를 사용하기 시작했다. 자바 표준을 만드는 기관에서 EJB 엔티티빈을 쓰지 않고 개빈 킹을 스카웃해서 하이버네이트와 매우 유사한 표준 기술인 JPA를 만들어낸다. 대부분 JPA - Hibernate를 사용한다.
스프링의 역사
- 2002년 로드 존슨 책 출간
- EJB의 문제점 지적
- EJB 없이도 충분히 고품질의 확장 가능한 애플리케이션을 개발할 수 있음을 보여주고, 30,000라인 이상의 기반 기술을 예제 코드로 선보임
- 여기에 지금의 스프링 핵심 개념과 기반 코드가 들어가 있음
- BeanFactory, ApplicationContext, POJO, 제어의 역전, 의존관계 주입
- 책이 유명해지고, 개발자들이 책의 예제 코드를 프로젝트에 사용
- 책 출간 직후 Juergen Hoeller(유겐 휠러), Yann Caroff(얀 카로프)가 로드 존슨에게 오픈소스 프로젝트를 제안
- 스프링의 핵심 코드의 상당수는 유겐 휠러가 지금도 개발
- 스프링 이름은 전통적인 J2EE(EJB)라는 겨울을 넘어 새로운 시작이라는 뜻으로 지음
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
- 2020년 9월 현재 스프링 프레임워크 5.2.x, 스프링 부트 2.3.x
스프링이란?
Spring | Projects
Spring Framework Provides core support for dependency injection, transaction management, web apps, data access, messaging, and more.
spring.io
스프링 공식 페이지에 스프링 관련 프로젝트들이 많이 있다.
그 중 핵심 기술은 스프링 프레임워크이고 스프링과 여러 프로젝트들을 편하게 사용할 수 있게 해주는 것이 스프링 부트다.
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
- 스프링이라는 단어는 문맥에 따라 다르게 사용된다.
- 스프링 DI 컨테이너 기술
- 스프링 프레임워크
- 스프링 부트, 스프링 프레임워크 등을 모두 포함한 스프링 생태계
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
- 손쉬운 빌드 구성을 위한 starter 종속성 제공
- 스프링과 3rd parth(외부) 라이브러리 자동 구성
- 메트릭, 상태 확인, 외부 구성 같은 프로덕션 준비 기능 제공
- 관례에 의한 간결한 설정
스프링은 왜 만들어졌는가?
- 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 애플리케이션을 개발할 수 있게 도와주는 프레임워크
좋은 객체 지향 프로그래밍이란?
객체 지향 프로그래밍에서 유연하고 변경이 쉽게 하는 핵심은 다형성(Polymorphism)이다.
다형성(Polymorphism)
다형성을 실세계와 비유하여 이해해보자.
여기서 각 대상은 역할(interface)과 구현(interface를 구현한 객체)으로 구분한다.
다형성을 아는 사람이라면 그림만 봐도 무엇을 얘기하고 싶은지 이해할 수 있을 것 같다.
여기서 3개의 자동차가 자동차 역할을 구현했다.
자동차의 인터페이스를 따라 3개의 자동차가 구현했기 때문에 운전자는 자동차가 바뀌어도 운전할 수 있다.
운전자는 자동차의 역할 즉, 인터페이스에 대해서만 의존하고 있다.
중요한 것은 왜 자동차 역할을 만들고 구현을 분리했을까?
운전자(클라이언트)는 자동차의 내부 구조(구현체의 내부)를 몰라도 된다.
구현체의 내부가 바뀌더라도 자동차 역할만 하고있으면 클라이언트에 영향을 주지 않는다.
역할과 구현을 분리하자
역할과 구현으로 구분하면 세상이 단순해지고, 유연해지며 변경도 편리해진다.
클라이언트는
- 대상의 역할(인터페이스)만 알면 된다.
- 구현 대상의 내부 구조를 몰라도 된다.
- 구현 대상의 내부 구조가 변경되어도 영향을 받지 않는다.
- 구현 대상 자체를 변경해도 영향을 받지 않는다.
- 자바 언어의 다형성
- 역할 = 인터페이스
- 구현 = 인터페이스를 구현한 클래스, 구현 객체 - 구현체
- 객체를 설계할 때 역할과 구현을 명확히 분리
- 객체 설계시 역할(인터페이스)을 먼저 부여하고, 그 역할을 수행하는 구현 객체 만들기
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 중요하다!
- 스프링은 다형성을 극대화해서 이용할 수 있게 도와준다.
- 스프링에서 이야기하는 제어의 역전(IoC), 의존관계 주입(DI)은 다형성을 활용해서 역할과 구현을 편리하게 다룰 수 있도록 지원한다.
- 스프링을 사용하면 마치 레고 블럭 조립하듯이! 공연 무대의 배우를 선택하듯이! 구현을 편리하게 변경할 수 있다.
스프링과 객체 지향 설계에 대해 잘 이해하려면 SOLID라고 하는 원칙을 알아야 한다.
좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙(SOLID)
클린코드로 유명한 로버트 마틴이 좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙을 정리
- SRP: 단일 책임 원칙(single responsibility principle)
- OCP: 개방-폐쇄 원칙 (Open/closed principle)
- LSP: 리스코프 치환 원칙 (Liskov substitution principle)
- ISP: 인터페이스 분리 원칙 (Interface segregation principle)
- DIP: 의존관계 역전 원칙 (Dependency inversion principle)
SRP(Single Responsibility Principle) 단일 책임 원칙
- 한 클래스는 하나의 책임만 가져야 한다.
- 하나의 책임이라는 것은 모호하다.
- 클 수 있고, 작을 수 있다.
- 문맥과 상황에 따라 다르다.
- 중요한 기준은 변경이다. 변경이 있을 때 파급 효과가 적으면 단일 책임 원칙을 잘 따른 것
- 예) UI 변경, 객체의 생성과 사용을 분리
OCP(Open/Closed Principle) 개방-폐쇄 원칙
- 소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나 변경에는 닫혀 있어야 한다
- 이런 거짓말 같은 말이? 확장을 하려면, 당연히 기존 코드를 변경?
- 다형성을 활용해보자
- 인터페이스를 구현한 새로운 클래스를 하나 만들어서 새로운 기능을 구현
- 지금까지 배운 역할과 구현의 분리를 생각해보자
OCP 문제점
- MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택
- MemberRepository m = new MemoryMemberRepository(); //기존 코드
- MemberRepository m = new JdbcMemberRepository(); //변경 코드
- 구현 객체를 변경하려면 클라이언트 코드를 변경해야 한다.
- 분명 다형성을 사용했지만 OCP 원칙을 지킬 수 없다.
- 이 문제를 어떻게 해결해야 하나?
- 객체를 생성하고, 연관관계를 맺어주는 별도의 조립, 설정자가 필요하다.
LSP(Liskov Substitution Principle) 리스코프 치환 원칙
- 프로그램의 객체는 프로그램의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 하위 타입의 인스턴스로 바꿀 수 있어야 한다
- 다형성에서 하위 클래스는 인터페이스 규약을 다 지켜야 한다는 것, 다형성을 지원하기 위한 원칙, 인터페이스를 구현한 구현체는 믿고 사용하려면, 이 원칙이 필요하다.
- 단순히 컴파일에 성공하는 것을 넘어서는 이야기
- 예) 자동차 인터페이스의 엑셀은 앞으로 가라는 기능, 뒤로 가게 구현하면 LSP 위반, 느리더라도 앞으로 가야함
ISP(Interface Segregation Principle) 인터페이스 분리 원칙
- 특정 클라이언트를 위한 인터페이스 여러 개가 범용 인터페이스 하나보다 낫다
- 자동차 인터페이스 -> 운전 인터페이스, 정비 인터페이스로 분리
- 사용자 클라이언트 -> 운전자 클라이언트, 정비사 클라이언트로 분리
- 분리하면 정비 인터페이스 자체가 변해도 운전자 클라이언트에 영향을 주지 않음
- 인터페이스가 명확해지고, 대체 가능성이 높아진다.
DIP(Dependency Inversion Principle) 의존관계 역전 원칙
- 프로그래머는 “추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다.” 의존성 주입은 이 원칙을 따르는 방법 중 하나다.
- 쉽게 이야기해서 구현 클래스에 의존하지 말고, 인터페이스에 의존하라는 뜻
- 앞에서 이야기한 역할(Role)에 의존하게 해야 한다는 것과 같다. 객체 세상도 클라이언트가 인터페이스에 의존해야 유연하게 구현체를 변경할 수 있다! 구현체에 의존하게 되면 변경이 아주 어려워진다.
DIP 위반
그런데 OCP에서 설명한 MemberService는 인터페이스에 의존하지만, 구현 클래스도 동시에 의존한다.
- MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택
- MemberRepository m = new MemoryMemberRepository();
객체 지향의 핵심은 다형성이지만 다형성 만으로 OCP, DIP를 지킬 수 없다.
다형성만으로 구현하면 객체를 변경할 때 클라이언트 코드도 함께 변경된다.
이를 해결하기 위한 프레임워크가 스프링이다.
객체 지향 설계와 스프링
위에 말했듯이 다형성만으로 해결할 수 없는 OCP, DIP 원칙을 스프링 프레임워크가 해결해 줄 수 있다.
스프링은 다음 기술로 다형성과 OCP, DIP를 가능하게 지원한다.
- DI(Dependeny Injection): 의존관계, 의존성 주입
- DI 컨테이너
DI 컨테이너를 통해 의존성이 주입되면 OCP, DIP 원칙을 지킬 수 있고 클라이언트는 코드 변경없이 기능 확장이 가능하다.
순수한 자바로 OCP, DIP 원칙들을 지키면서 개발을 해보면 결국 스프링 프레임워크를 만들게 된다. (정확히 DI 컨테이너)
모든 설계에 역할과 구현을 분리하자.
애플리케이션 설계도 공연을 설계하고 배역만 만들어두고, 배우는 언제든지 유연하게 변경할 수 있도록 만드는 것이 좋은 객체 지향 설계다.
이를 가능케하려면 다형성 뿐만 아니라 OCP, DIP 원칙을 모두 지켜야 한다.
이상적으로 모든 설계에 인터페이스를 부여하는 것이 좋다.
인터페이스를 모두 만들고 구현체를 개발하는 방식의 장점
- 어떤 데이터베이스를 사용할 지 정해지지 않았을 때 구현체의 변경과 교체만 하면 되기 때문에 편리하다.
- 구현기술이 바뀌더라도 나머지를 변경할 필요가 없기 때문에 변경의 범위가 작고 유연해진다.
그러나, 인터페이스를 도입할 경우 추상화라는 비용이 발생한다. 추상화했기 때문에 개발자가 어떤 인터페이스가 호출되는지 여러 번 확인해야 하는 번거로움이 발생할 수 있다.
만약 기능을 확장할 가능성이 없다면, 구체 클래스를 직접 사용하고, 향후 꼭 필요할 때 리팩터링해서 인터페이스를 도입하는 방법도 있다.
