[스프링 기본] 01. 객체 지향 설계와 스프링

🖥️ 스프링 핵심 원리 - 기본편 (김영한, 인프런)

섹션1. 객체 지향 설계와 스프링

01-2. 이야기 - 자바 진영의 추운 겨울과 스프링의 탄생

EJB(Enterprise Java Beans)

스프링 탄생 이전에 많이 활용하던 기술이다.

이론적으로는 좋았으나 개발자들이 사용하기에 복잡하고 어렵고 느리다는 문제가 있었다.

EJB 의존적으로 코드를 짜야해서 코드가 지저분해지는 문제도 있었다.

이러한 문제를 극복하고자 간단한 방식의 자바 Object를 쓰던 옛날로 돌아가자는 의미로 POJO(Plain Old Java Object)라는 개념도 등장했다.

 

스프링의 등장

 

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현재의 Spring Framework는 Rod Johnson의 저서 <Expert One-on-One J2EE Design and Development>의 예제 코드를 기반으로 만들어졌다.

EJB 컨테이너를 대체하여 사실상 현재의 표준 기술이 되었다.

단순함의 승리

 

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Gavin King의 저서 <Java Persistence with Hibernate>는 현재의 JPA(Java Persistence API)라는 새로운 표준의 기반이 되었다.

EJB 엔티티빈 기술을 대체하게 되었다.

 

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일반적으로는 표준 인터페이스가 먼저 정해지고, 그 구현체를 개발하는 순서로 진행이 되지만 JPA 표준은 그 반대의 순서로 정의되었다.

실무에서 사용되는 구현체인 Hibernate를 가지고 JPA 표준을 정의함으로써 실용성과 안정성을 모두 갖출 수 있었다.

 

스프링의 역사

Rod Johnson은 저서 <Expert One-on-One J2EE Design and Development>에서 EJB 없이도 충분히 고품질의 확장 가능한 애플리케이션을 개발할 수 있음을 보여주고, 30,000 라인 이상의 기반 기술을 예제 코드로 선보였다.

이 예제 코드에 스프링 핵심 개념인 BeanFactory, ApplicationContext, POJO, 제어의 역전, 의존관계 주입 등의 내용과 기반 코드가 들어 있다.

책 출간 직후 Juergen Hoeller, Yann Caroff 등의 개발자가 오픈 소스 프로젝트를 제안했고, 그 결과로 전통적인 J2EE(EJB)라는 겨울을 넘어 새로운 시작이라는 뜻을 지닌 스프링이 탄생하게 되었다.

2023년 10월 현재 스프링 프레임워크 6.0.x, 스프링 부트 3.1.x 버전까지 출시되었다.

 

01-3. 스프링이란?

스프링 생태계

 

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Spring Framework

    1. 핵심 기술 : 스프링 DI 컨테이너, AOP, 이벤트, 기타

    2. 웹 기술 : 스프링 MVC, 스프링 WebFlux

    3. 데이터 접근 기술 : 트랜잭션, JDBC, ORM 지원, XML 지원

    4. 기술 통합 : 캐시, 이메일, 원격접근, 스케줄링

    5. 테스트 : 스프링 기반 테스트 지원

    6. 언어 : 코틀린, 그루비

 

Spirng Boot

스프링의 다양한 기술을 편리하게 사용할 수 있도록 지원해준다.

단, 스프링 부트 단독으로 사용할 수는 없다.

 

✔️ 스프링 부트의 장점

    1. 단독으로 실행할 수 있는 스프링 애플리케이션을 쉽게 생성할 수 있다.

    2. Tomcat 같은 웹 서버를 내장해서 별도의 웹 서버를 설치하지 않아도 된다.

    3. 손쉬운 빌드 구성을 위한 starter 종속성을 제공한다.

    4. 스프링과 3rd party(외부) 라이브러리를 자동 구성해준다. 예전에는 스프링 버전 별로 외부 라이브러리 버전을 맞추기가 어려웠는데 스프링 부트는 외부 라이브러리 버전까지 자동으로 구성해준다.

    5. 메트릭, 상태 확인, 외부 구성 같은 프로덕션 준비 기능(운영 모니터링 기능)을 제공한다.

    6. 관례에 의한 간결한 설정을 쓸 수 있어 편리하다.

 

스프링은 왜 만들었나요?

스프링은 자바 언어 기반의 프레임워크이다.

자바 언어의 가장 큰 특징은 객체 지향 언어라는 것인데, 스프링은 객체 지향 언어가 가진 강력한 특징을 살려내는 프레임워크이다.

즉, 스프링의 진짜 핵심은 좋은 객체 지향 애플리케이션을 개발할 수 있게 도와주는 프레임워크라는 것이다.

 

01-4. 좋은 객체 지향 프로그래밍이란?

객체 지향 특징

    1. 캡슐화

    2. 추상화

    3. 상속

    4. 다형성

 

객체 지향 프로그래밍

객체 지향 프로그래밍은 프로그램을 여러 개의 객체들의 모임으로 파악하고자 하는 것이다.

객체들은 메시지를 주고받으며 협력한다.

객체 지향 프로그래밍은 프로그램을 유연하고 변경이 용이하게 만들기 때문에 대규모 소프트웨어 개발에서 많이 사용된다.

 

✔️ 유연하고 변경이 용이?

마치 레고 블럭을 조립하듯이, 키보드나 마우스를 갈아 끼우듯이, 컴퓨터의 부품을 갈아 끼우듯이 컴포넌트를 쉽고 유연하게 변경하면서 개발할 수 있는 방법이다.

이는 객체 지향의 여러 특징 중에서 특히 다형성과 밀접한 관련이 있다.

 

다형성(Polymorphism)

역할과 구현의 분리

 

✔️ 다형성의 실세계 비유

이미지 출처 : 강의자료

운전자는 자동차 구현 대상이 K3이든 테슬라 모델3이든 상관없이 운전을 할 수 있다.

 

역할과 구현의 분리

역할과 구현을 분리하면 세상이 단순해지고, 유연해지며 변경도 편리해진다.

 

✔️ 장점

    1. 클라이언트는 대상의 역할(인터페이스)만 알면 된다.

    2. 클라이언트는 구현 대상의 내부 구조를 몰라도 된다.

    3. 클라이언트는 구현 대상의 내부 구조가 변경되어도 영향을 받지 않는다.

    4. 클라이언트는 구현 대상 자체를 변경해도 영향을 받지 않는다.

 

✔️ 자바 언어에 적용

자바 언어의 다형성을 활용하여 역할과 구현을 분리하면 다음과 같다.

    - 역할 : 인터페이스

    - 구현 : 인터페이스를 구현한 클래스, 구현 객체

객체를 설계할 때 역할과 구현을 명확히 분리한다.

객체 설계시 역할(인터페이스)를 먼저 부여하고, 그 역할을 수행하는 구현 객체를 만든다.

 

객체의 협력이라는 관계부터 생각

다형성의 본질을 이해하려면 협력이라는 객체 사이의 관계에서 시작해야 한다.

클라이언트가 요청하면 서버가 응답하는 방식으로 수 많은 객체 클라이언트와 객체 서버는 서로 협력 관계를 가지고 있다. 

서버는 서버 역할을 수행하는 동시에 클라이언트로서 다른 서버에도 요청을 할 수 있다.

✔️ 협력에서의 자바 언어의 다형성

인터페이스의 메서드를 호출하면 인터페이스를 구현한 객체의 Overriding 된 메서드가 실행된다.

다형성으로 인터페이스를 구현한 객체를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다.

이를 통해 클라이언트를 변경하지 않고, 서버의 구현 기능을 유연하게 변경할 수 있다.

이미지 출처 : 강의자료

 

이미지 출처 : 강의자료

 

정리

역할과 구현을 분리함으로써 유연하고 변경이 용이한 확장 가능한 설계가 가능하다.

클라이언트에 영향을 주지 않는 변경이 가능한데, 이를 위해서는 인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요하다.

반대로 생각해보면 역할(인터페이스) 자체가 변하면 클라이언트, 서버 모두에 큰 변경이 발생한다는 것을 의미한다.

따라서 다시 한 번, 인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요하다.

 

스프링과 객체 지향

스프링은 다형성을 극대화해서 이용할 수 있게 도와준다.

스프링에서의 제어의 역전(IoC), 의존관계 주입(DI)은 다형성을 활용해서 역할과 구현을 편리하게 다룰 수 있도록 지원한다.

 

01-5. 좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙 (SOLID)

SOLID

Clean Code로 유명한 Robert Martin이 좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙을 정리했다.

    1. SRP : 단일 책임 원칙 (Single Responsibility Principle)

    2. OCP : 개방-폐쇄 원칙 (Open-Closed Principle)

    3. LSP : 리스코프 치환 원칙 (Liskov Substitution Principle)

    4. ISP : 인터페이스 분리 원칙 (Interface Segregation Principle)

    5. DIP : 의존관계 역전 원칙 (Dependency Inversion Principle)

 

SRP : 단일 책임 원칙 (Single Responsibility Principle)

한 클래스는 하나의 책임만 가져야 한다.

그러나 하나의 책임이라는 것은 모호하다.

이때 중요한 기준은 변경이다. 변경이 있을 때 파급 효과가 적으면 단일 책임 원칙을 잘 따른 것이다.

 

OCP : 개방-폐쇄 원칙 (Open-Closed Principle)

소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나, 변경에는 닫혀 있어야 한다.

그러나 확장을 하려면 당연히 기존 코드를 변경할 수 밖에 없지 않을까?

이때 다형성을 활용해보자. 인터페이스를 구현한 새로운 클래스를 하나 만들어서 새로운 기능을 구현한다.

 

이미지 출처 : 강의자료

 

✔️ 문제점

MemberService 클라이언트가 구현 객체를 직접 선택하고 있다.

따라서 구현 객체를 변경하려면 위와 같이 클라이언트 코드를 변경해야 하는 문제가 생긴다.

분명 다형성을 활용했지만 OCP 원칙을 지킬 수 없다.

이 문제를 해결하기 위해서는 객체를 생성하고, 연관관계를 맺어주는 별도의 조립, 설정자가 필요하다.

이것을 스프링에서 지원해준다고 한다. (나중에 강의를 들으면서 알게 될 것이다.)

 

LSP : 리스코프 치환 원칙 (Liskov Substitution Principle)

프로그램의 객체는 프로그램의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 하위 타입의 인스턴스로 바꿀 수 있어야 한다.

즉, 다형성에서 하위 클래스는 인터페이스 규약을 다 지켜야 한다는 것이다. 이것은 다형성을 지원하기 위한 원칙으로 인터페이스를 구현한 구현체를 믿고 사용하려면 이 원칙이 필요하다.

예를 들어, 자동차 인터페이스의 accel은 앞으로 가라는 기능이므로 자동차 구현체가 이를 뒤로 가게 구현하면 LSP를 위반한 것이다. 느리게 가더라도 앞으로 가야 한다.

 

ISP : 인터페이스 분리 원칙 (Interface Segregation Principle)

특정 클라이언트를 위한 인터페이스 여러 개가 범용 인터페이스 하나보다 낫다.

(예시)

    - 자동차 인터페이스 : 운전 인터페이스, 정비 인터페이스로 분리

    - 사용자 클라이언트 : 운전자 클라이언트, 정비사 클라이언트로 분리

이렇게 분리하면 정비 인터페이스 자체가 변해도 운전자 클라이언트에는 영향을 주지 않는다.

이 원칙을 통해 인터페이스가 명확해지고 대체 가능성이 높아진다.

 

DIP : 의존관계 역전 원칙 (Dependency Inversion Principle)

"프로그래머는 추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다."

의존성 주입은 이 원칙을 따르는 방법 중 하나다.

쉽게 이야기하면, 구현 클래스에 의존하지 말고 역할(인터페이스)에 의존하라는 뜻이다.

클라이언트가 역할(인터페이스)에 의존해야 유연하게 구현체를 변경할 수 있다. 만약 클라이언트가 구현체에 의존하게 되면 변경이 아주 어려워진다.

 

이미지 출처 : 강의자료

 

✔️ 문제점

그런데 위의 MemberService는 인터페이스에 의존하지만 동시에 구현 클래스에도 의존한다.

이는 DIP를 위반한 것이다. 이 문제 역시 스프링에서 해결해주므로 강의를 계속 들어보자.

 

정리

객체 지향의 핵심은 다형성이다.

그러나 다형성만으로는 구현 객체를 변경할 때 클라이언트 코드도 함께 변경된다.

이는 OCP, DIP를 위반한 것이다.

뭔가 더 필요한데 이것을 스프링에서 제공해줄 것이다.

 

01-6. 객체 지향 설계와 스프링

스프링이 없던 시절로

순수하게 자바로 OCP, DIP 원칙들을 지키면서 개발을 해보면, 결국 스프링 프레임워크(정확하게는 DI 컨테이너)를 만들게 된다.

 

객체 지향 설계와 스프링

스프링은 DI 컨테이너를 제공함으로써 다형성과 OCP, DIP를 가능하도록 지원한다.

따라서 클라이언트 코드의 변경없이 기능 확장이 가능하며, 개발자는 쉽게 부품을 교체하듯이 개발할 수 있다.

 

DI(Dependency Injection)

의존관계 주입, 의존성 주입

 

정리

모든 설계에 역할과 구현을 분리하자.

이상적으로는 모든 설계에 역할(인터페이스)를 부여해서 구현체는 언제든지 유연하게 변경할 수 있도록 만드는 것이 좋은 객체 지향 설계다.

하지만 인터페이스를 도입하면 추상화라는 비용이 발생한다.

따라서 기능을 확장할 가능성이 없다면 구체 클래스를 직접 사용하고, 향후 꼭 필요할 때 리팩토링해서 인터페이스를 도입하는 것도 한 방법이다.