스프링 핵심원리 기본편 - Ch01. 객체 지향 설계와 스프링

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1. 포스팅 개요
2. 본론
     2-1. 스프링 탄생
     2-2. 스프링이란?
     2-3. 좋은 객체 지향 프로그래밍이란?
     2-4. 좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙(SOLID)
     2-5. 객체 지향 설계와 스프링
3. 요약

1. 포스팅 개요

인프런에서 영한님의 스프링 핵심 원리 기본편 Section01 객체 지향 설계와 스프링을 학습하며 정리한 포스팅이다.

2. 본론

2-1. 스프링 탄생

당시 Java 진영에서는 EJB(Enterprise Java Beans)라는 기술을 사용하고 있었다.
당시 EJB는 비용을 지불해서 사용했는데, 비용이 만만치 않았다.

그에 반해 실행시키는 데도 오래 걸리고, 개발을 할 때는 EJB에 의존적으로 개발을 해야했다.
그래서 당시에 순수한 자바로 돌아가자는 의미로 POJO(Plain Old Java Object)라는 말이 나왔다.

또한 EJB에서도 ORM 기술을 제공했는데, 현재에 비해서는 hello world 수준이었다.

이런 배경 속에 로드 존슨이 EJB를 비판하며 스프링의 기반이 되는 책을 출시했다.
이후 유겔 휠러(지금도 스프링 코드를 개발 중)와 얀 카로프가 로드 존슨에게 오픈소스 프로젝트를 제안하여 스프링이 탄생되었다.

또한 번외로 게빈 킹이 EJB 엔티티빈 기술을 대체할 Hibernate를 개발했고, 현재 JPA 구현체는 대부분 Hiberbate가 시장을 점령했다.

2-2. 스프링이란?

스프링 프레임워크는 여러 기능들을 제공한다.

• 핵심기술 : 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

스프링 부트

• 스프링을 편리하게 사용할 수 있도록 지원, 최근에는 기본으로 사용
  • 영한님도 스프링 부트를 기본으로 깔고 간다고 하셨다.
• 단독으로 실행할 수 있는 스프링 애플리케이션을 쉽게 생성
• Tomcat 같은 웹 서버를 내장해서 별도의 웹 서버를 설치하지 않아도 됨
• 손쉬운 빌드 구성을 위한 starter 종속성을 제공
• 스프링과 3rd parth(외부) 라이브러리를 자동으로 구성한다.
  • 원래는 스프링 버전마다 같은 라이브러리라도 버전마다 또 맞춰줘야한다. 이것이 큰 불편함을 야기했지만, 스프링부트는 알아서 자동으로 라이브러리 버전을 맞춰준다.
• 메트릭, 상태 확인, 외부 구성 같은 프로덕션 준비 기능 제공
• 관례에 의한 간결한 설정

스프링 부트는 스프링과 별도로 사용하는 것이 아니라, 여러가지 프레임워크와 여러 라이브러리들 중간에서 편리하게 사용할 수 있도록 껍데기역할을 하는 것이다.

스프링 단어?

• 스프링이라는 단어는 문맥에 따라 다르게 사용된다. 다음과 같이 문맥에 따라 다르게 사용된다.
  • 스프링 DI 컨테이너 기술
  • 스프링 프레임워크(자체)
  • 스프링 부트, 스프링 프레임워크 등을 모두 포함한 스프링 생태계

스프링 핵심 개념

왜 스프링을 만들었는가, 핵심 컨셉이 무엇인지 알아야 한다.

스프링의 API 사용법만 안다고 스프링을 잘하는 것이 절대 아니다.
스프링이 어떤 컨셉을 가지고 만들었는지 알고 사용해야 한다.

스프링의 진짜 핵심은 다음과 같다.

• 스프링은 자바 언어 기반의 프레임워크
• 자바 언어의 가장 큰 특징 : 객체 지향 언어
  • EJB를 사용하게 되었다면, EJB에 종속적으로 개발해야하고, 객체지향의 장점을 사용하지 못한다.
• 스프링은 객체 지향 언어가 가진 강력한 특징을 살려내는 프레임워크
• 스프링은 좋은 객체 지향 애플리케이션을 개발할 수 있게 도와주는 프레임워크

2-3. 좋은 객체 지향 프로그래밍이란?

객체 지향의 특징은 다음과 같은 것들이 있다.

• 추상화
• 캡슐화
• 상속
• 다형성

다음은 위키백과에서의 객체 지향 프로그래밍에 대한 내용 중 일부이다.

• 객체 지향 프로그래밍은 컴퓨터 프로그램의 명령어의 목록으로 보는 시각에서 벗어나 여러 개의 독립된 단위 즉 "객체"들의 모임으로 파악하고자 하는 것이다.
  각각의 객체는 메세지를 주고받고, 데이터를 처리할 수 있다.(협력)

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

유연하고, 변경이 용이하다는 것은 다음과 같은 특징들을 말한다.

• 레고 블럭 조립하듯이
• 키보드, 마우스 갈아 끼우듯이
• 컴퓨터 부품 갈아 끼우듯이
• 컴포넌트를 쉽고 유연하게 변경하면서 개발할 수 있는 방법

이러한 객체지향의 핵심은 바로 다형성이다.

다형성의 실세계 비유

• 실세계와 객체 지향을 1:1로 매칭하기 어렵다.
• 그래도 실세계의 비유로 이해하기는 좋다.
• 역할과 구현으로 세상을 구분할 수 있다.

예를 들어 다음과 같이 운전자 - 자동차 가 있다.

운전자가 테슬라모델3에서 아반떼로 바뀐다고 운전은 가능하다.
자동차가 바뀌어도 운전자는 영향이 없다.
자동차가 바뀌어도 운전자는 운전을 할 수 있다.

그것은 자동차 역할의 인터페이스를 K3, 아반떼, 테슬라 모델3이 구현을 했기 때문이다.

고로 운전자는 자동차 역할의 인터페이스만 알면 된다.
(운전자는 클라이언트라고 생각하면 된다.)

또한 자동차 역할을 만들고 구현을 분리한 것은 어떤 이유일까?
바로 운전자를 위해 한 것이다.

운전자는 자동차의 내부 구조를 몰라도 된다.
또한 구현체들이 내부적으로 바뀌더라도 자동차 역할은 그대로 수행하며, 운전자에게는 영향을 주지 않는다.
그리고 새로운 자동차가 나오더라도, 클라이언트는 자동차를 새로 배우지 않아도된다.

또 다른 예시는 공연무대를 예로 들 수 있는데, 강의 말고 다른 예시를 들어보겠다.
어느 날 아는 형님에서 게스트로 채수빈, 유리, 박소담이 나왔다.
뮤지컬을 3명이 같이 한다고 해서 나왔는데,
세 명이 다른 역할을 가지고 나온 것이 아니라,
한 역할을 세 배우가 날마다 바꿔가며 한다고 한다.

어떤 뮤지컬의 어떤 역으로인지는 기억이 안 나지만,
하나의 여주 역할에 대한 구현체가 채수빈, 유리, 박소담 이 세 배우인 것이다.

이 예들이 유연하고 변경이 용이한 예들이다.

역할과 구현을 분리

• 역할과 구현으로 구분하면 세상이 단순해지고, 유연해지며 변경도 편리해진다.
• 장점
  • 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.

역할과 구현을 분리 - 자바

• 자바 언어의 다형성을 활용
  • 역할 = 인터페이스
  • 구현 = 인터페이스를 구현한 클래스, 구현 객체
• 객체를 설계할 때 역할과 구현을 명확히 분리
• 객체 셜계시 역할(인터페이스)을 먼저 부여하고, 그 역할을 수행하는 구현 객체 만들기

객체의 협력이라는 관계부터 생각

• 혼자 있는 객체는 없다.
• 클라이언트: 요청, 서버: 응답
• 수 많은 객체 클라이언트와 객체 서버는 서로 협력 관계를 가진다.

다형성의 본질

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

역할과 구현을 분리 - 정리

• 실세계의 역할과 구현이라는 편리한 컨셉을 다형성을 통해 객체 세상으로 가져올 수 있음
• 유연하고, 변경이 용이
• 확장 가능한 설계
• 클라이언트에 영향을 주지 않는 변경 가능
• 인터페이스(역할)를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요

역할과 구현을 분리 - 한계

• 역할(인터페이스) 자체가 변하면, 클라이언트, 서버 모두에 큰 변경이 발생한다.
• 자동차를 비행기로 변경해야 한다면?
• 대본 자체가 변경된다면?
• USB 인터페이스가 변경된다면?
• 인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요

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.

2-4. 좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙(SOLID)

SOLID

클린 코드로 유명한 로버트 마틴이 좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙을 정리한 것

• SRP : 단일 책임 원칙(single responseibility 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 단일 책임원칙 - single responseibility principle

• 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 것이다.
• 예) UI변경, 객체의 생성과 사용을 분리

OCP 개방-폐쇄 원칙 - Open/closed principle

• 소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나 변경에는 닫혀 있어야 한다.
• 다형성을 활용
• 인터페이스를 구현한 새로운 클래스를 하나 만들어서 새로운 기능을 구현

문제점

• MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택해야한다.
  • MemberRepository m = new MemoryMemberRepository(); // 기존 코드
  • MemberRepository m = new JdbcMemberRepository(); // 변경 코드
• 구현 객체를 변경하려면 클라이언트 코드를 변경해야 한다.
• 다형성을 사용했지만 OCP 원칙을 지킬 수 없다.
• 문제 해결을 위해 객체를 생성하고 연관관계를 맺어주는 별도의 조립, 설정자가 필요하다. 이러한 문제를 스프링이 알아서 해준다.

LSP 리스코프 치환 원칙 - Liskov substitution principle

• 프로그램의 객체는 프로그램의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 하위 타입의 인스턴스로 바꿀 수 있어야 한다.
• 다형성에서 하위 클래스는 인터페이스 규약을 다 지켜야 한다는 것이고, 다형성을 지원하기 위한 원칙이다. 인터페이스를 구현한 구현체를 믿고 사용하려면 이 원칙이 중요하다.
• 예) 자동차 인터페이스의 엑셀은 앞으로 가라는 기능인데 뒤로 가게 구현하면 LSP 위반이다. 느리더라도 앞으로 가야한다.

ISP 인터페이스 분리 원칙 - Interface segregation principle

• 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 의존관계 역전 원칙 - Dependency inversion principle

• 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 구현체를 변경할 수 있다. 의존하게 되면 변경이 아주 어려워진다.

• 그런데 OCP에서 설명한 MemberService는 인터페이스에 의존하지만, 구현 클래스도 동시에 의존한다.

• MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택

  • MemberRepository m = new MemoryMemberRepository();

• DIP 위반

  • 구현체에 의존한다는 의미.

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.

2-5. 객체 지향 설계와 스프링

다시 스프링으로

스프링 이야기에 왜 객체 지향 이야기가 나오는가?

• 스프링은 다음 기술로 다형성 + COP, DIP를 가능하게 지원
  • DI(Dependenty Injection) : 의존 관계, 의존성 주입
  • DI 컨테이너 제공
• 클라이언트 코드의 변경 없이 기능 확장
• 쉽게 부품을 교체하듯이 개발

스프링이 없던 시절
옛날 어떤 개발자가 좋은 객체 지향 개발을 하려고 OCP, DIP 원칙을 지키면서 개발을 해보니, 너무 할일이 많았다. 배보다 배꼽이 크다. 그래서 프레임워크로 만들어버렸다.
순수하게 자바로 OCP, DIP 원칙들을 지키면서 개발을 해보니, 결국 스프링 프레임워크를 만들게 된다. (더 정확히는 DI 컨테이너)
DI 개념은 말로 설명해도 이해가 어렵다. 코드로 짜봐야 필요성을 알게 된다.

정리

• 모든 설계에 역할과 구현을 분리하자.
• 자동차, 공연의 예를 떠올리자.
• 애플리케이션 설계도 공연을 설계 하듯이 배역만 만들어두고, 배우는 언제든지 유연하게 변경할 수 있도록 만드는 것이 좋은 객체 지향 설계다.
• 이상적으로는 모든 설계에 인터페이스를 부여하자.

정리 - 실무 고민

• 하지만 인터페이스를 도입하면 추상화라는 비용이 발생한다.
• 기능을 확장할 가능성이 없다면, 구체 클래스를 직접 사용하고, 향후 꼭 필요할 때 리팩터링해서 인터페이스를 도입하는 것도 방법이다.

뭐든지 장점이 단점을 넘어설 때 도입해야한다.

3. 요약

스프링은 자바 언어의 강점인 객체 지향의 강점을 극대화시킨 프레임워크이다.
그 강점의 하나가 다형성이었고, 다형성을 적극 활용하도록 나온 프레임워크이다.

하지만, 다형성으로만으로는 SOLID 원칙을 지키기 어렵다. 그래서 스프링은 DI 컨테이너 기술을 이용해 이를 보완한다.

여기까지가 개괄적인 내용이다.
다음 챕터부터는 코드를 이용해서 알아본다.

참고로 중간에 나왔던 아는 형님 얘기는 258회다.
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ