[Spring] AOP(Aspect-Oriented Programming)

AOP란?

기존과 다른 프로그램 구조 사고 방식을 제공함으로써 객체 지향 프로그래밍(OOP)의 부족한 부분을 보완한다.

OOP의 모듈화의 핵심 단위는 클래스이고, AOP의 모듈화의 핵심 단위는 관점이다.
Aspect는 여러 유형과 객체 간에 발생하는 문제 (ex - 트랜잭션)의 모듈화를 가능하게 한다.

AOP의 핵심 기능과 부가 기능

애플리케이션 로직은 크게 핵심 기능과 부가 기능으로 나눌 수 있다.

• 핵심 기능(Core Concerns)
  • 객체가 제공하는 고유의 기능(업무 로직 등을 포함)이다.
• 부가 기능(Cross-Cutting Concerns)
  • 핵심 기능을 보조하기 위해 제공되는 기능
  • 로그 추적 로직, 보안, 트랙잭션 기능 등이 있다.
  • 단독으로 사용되지 않고 핵심 기능과 함께 사용된다.

여러 곳에서 공통으로 사용하는 부가 기능

부가 기능은 보통 여러 클래스에 걸쳐서 함께 사용된다.
이러한 부가 기능은 횡단 관심사가 된다

• 부가 기능을 여러 곳에 적용하려면 번거롭고 중복 코드가 생기게 된다.
• 부가 기능에 수정이 필요하게 되면 사용되는 클래스에 모두 하나씩 찾아가면서 수정해야 한다.

AOP가 필요한 이유

소프트웨어 개발에서 변경 지점은 하나가 될 수 있도록 잘 모듈화 되어야 한다.
부가 기능처럼 특정 로직을 애플리케이션 전반에 적용하는 문제는 일반적인 OOP 방식으로는 해결이 어렵기 때문에 핵심 기능과 부가 기능을 분리하는 AOP 방식이 필요하다.

AOP 용어

애스팩트(Aspect)

• 여러 객체에 공통으로 적용되는 기능을 말한다. (공통 기능)
• 어드바이스 + 포인트컷을 모듈화하여 애플리케이션에 포함되는 횡단 기능이다.
• 여러 어드바이스와 포인트컷이 함께 존재한다.

조인 포인트(join point)

• 클래스 초기화, 객체 인스턴스화, 메소드 호출, 필드 접근, 예외 발생과 같은 애플리케이션 실행 흐름에서의 특정 포인트를 의미한다.
• 애플리케이션에 새로운 동작을 추가하기 위해 조인포인트에 관심 코드(aspect code)를 추가할 수 있다.
• 횡단 관심은 조인포인트 전/후에 AOP에 의해 자동으로 추가된다.
• 추상적인 개념이고 AOP를 적용할 수 있는 모든 지점이라 생각하면 된다.
• 스프링 AOP는 프록시 방식을 사용하므로 조인포인트는 항상 메서드 실행 지점으로 제한된다.
• 어드바이스 적용이 필요한 곳은 애플리케이션 내에 메서드를 갖는다.

어드바이스(Advice)

• 조인 포인트에서 수행되는 코드를 의미한다.
• Aspect를 언제 핵심 코드에 적용할 지를 정의한다.
• 시스템 전체 애스팩트에 API 호출을 제공한다.
• 메서드를 호출하기 전에 각 상세 정보와 모든 메서드를 로그로 남기기 위해 메서드 시작 전의 포인트인 조인포인트 S를 선택한다.
• 부가 기능에 해당된다.

포인트컷(Pointcut)

• 조인 포인트 중에서 어드바이스가 적용될 위치를 선별하는 기능이다.
• AspectJ 표현식을 사용해서 지정한다.
• 프록시를 사용하는 스프링 AOP는 메서드 실행 지점만 포인트컷으로 선별 가능하다.

위빙(Weaving)

• 포인트컷으로 결정한 타켓의 조인 포인트에 어드바이스를 적용하는 것이다.
  • Advice를 핵심 코드에 적용하는 것을 의미한다.
• 핵심 기능 코드에 영향을 주지 않고 부가 기능을 추가 할 수 있다.
• AOP 적용을 위해 애스팩트 객체에 연결한 상태이다.
  • 컴파일 타임(AspectJ compiler)
  • 로드 타임
  • 런타임, 스프링 AOP는 런타임, 프록시 방식이다.

어드바이저(Advisor)

• 하나의 어드바이스와 하나의 포인트컷으로 구성된다.
• 스프링 AOP에서만 사용되는 특별한 용어이다.

Advice 종류

Before

• 조인 포인트 실행 이전에 실행한다.
• 타겟 메서드가 실행되기 전에 처리해야할 필요가 있는 부가 기능을 메서드 호출 전에 실행한다.
• Before Advice 구현한 메서드는 일반적으로 리턴타입이 void이다.
  • 리턴 값을 갖더라도 실제 Advice 적용 과정에 아무 영향이 없다.
• 주의점으로 메서드에서 예외를 발생시킬 경우 대상 객체의 메서드가 호출되지 않게 된다는 점이 있다.
• 코드로 확인하는 예제

@Before("hello.app.order.aop.Pointcuts.orderAndService()")
public void doBefore(JoinPoint joinPoint) {
	log.info("[before] {}", joinPoint.getSignature());
}

• 작업 흐름을 변경할 수 없다.
• 메서드 종료 시 자동으로 다음 타겟이 호출된다. (예외가 발생하면 다음 코드는 호출되지 않는다.)

After returning

• 조인 포인트가 정상 완료 후 실행한다.
• 메서드가 예외 없이 실행된 이후에 공통 기능을 실행한다.
• 코드로 확인하는 예제

@AfterReturning(value = "hello.app.order.aop.Pointcuts.orderAndService()", returning = "result")
public void doReturn(JoinPoint joinPoint) {
	log.info("[return] {} return={}", joinPoint.getSignature(), result);
}

• 메서드 실행이 정상적으로 반활될 때 실행된다.
• returning 속성에 사용된 이름은 어드바이스 메서드의 매개변수 이름과 일치해야 한다.
• returning 절에 지정된 타입의 값을 반환하는 메서드만 대상을 실행한다.

After throwing

• 메서드가 예외를 던지는 경우에 실행한다.
• 메서드를 실행하는 도중 예외가 발생한 경우 공통 기능을 실행한다.
• 코드로 확인하는 예제

@AfterThrowing(value = "hello.app.order.aop.Pointcuts.orderAndService()", throwing = "ex")
public void doThrowing(JoinPoint joinPoint) {
	log.info("[ex] {} message={}", joinPoint.getSignature(), ex.getMessage());
}

• 메서드 실행이 예외를 던져서 종료될 때 실행한다.
• throwing 속성에 사용된 이름은 어드바이스 메서드의 매개변수 이름과 일치해야 한다.
• throwing 절에 지정된 타입과 맞은 예외 대상으로 실행한다.

After(finally)

• 조인 포인트의 동작(정상 또는 예외)과는 상관 없이 실행한다.
  • 조인 포인트 실행 여부 선택, 반환 값 변환, 예외 변환 등이 가능하다.
• 메서드 실행 전 & 후, 예외 발생 시점에 공통 기능을 실행한다.
• 가장 강력한 어드바이스이다.
  • 조인 포인트 실행 여부 선택 - joinPoint.proceed()
  • 전달 값 변환 - joinPoint.proceed(args[])
  • 반환 값 변환
  • 예외 변환
  • try ~ catch ~ finally가 들어가는 구문 처리 가능하다.
• 어드바이스의 첫 번째 파라미터는 ProceedingJoinPoint를 사용해야 한다.
• proceed()를 통해 대상을 실행한다.
• proceed()를 여러번 실행할 수 있다.

Pointcut 표현식

포인트컷은 관심 조인 포인트를 결정하므로 어드바이스가 실행되는 시기를 제어할 수 있다.
AspectJ는 포인트컷을 편리하게 표현하기 위한 특별한 표현식을 제공한다.
ex) @Pointcut("execution(* hello.aop.order..\*(..))")

@Pointcut("execution(* transfer(..))") // 포인트컷 표현식
private void anyOldTransfer() {} // 포인트컷 서명

포인트컷 표현식은 AspectJ pointcut expression => AspectJ가 제공하는 포인트컷 표현식을 줄여서 표현하는 것이다.

AOP 적용 위치

• 적용 가능 지점(조인 포인트) : 생성자, 필드 값 접근, static 메서드 접근, 메서드 실행
• AOP를 수행하는 메서드는 이 JoinPoint 인스턴스를 인자로 받게 된다.
• JoinPoint 인스턴스에서 조인 포인트 지점의 정보를 얻어내야 한다.

JoinPoint

조인 포인트는 추상적인 개념이고, AOP를 적용할 수 있는 지점을 의미한다.

• 어드바이스가 적용될 수 있는 위치, 메서드 실행, 생성자 호출, 필드 값 접근, static 메서드 접근 같은 프로그램 실행 중 지점을 나타낸다.
• AspectJ를 사용해서 컴파일 시점과 클래스 로딩 시점에 적용하는 AOP는 바이트코드를 실제 조작하기 때문에 해당 기능을 모든 지점에 다 적용할 수 있다.
• 프록시 방식을 사용하는 스프링 AOP는 메서드 실행 지점에만 AOP를 적용할 수 있다.
• 프록시는 메서드 오버라이딩 개념으로 동작한다.
• 생성자나 static 메서드, 필드 값 접근에는 프록시 개념이 적용될 수 없다.
• 프록시를 사용하는 스프링 AOP의 조인 포인트는 메서드 실행으로 제한된다.
• 프록시 방식을 사용하는 스프링 AOP는 스프링 컨테이너가 관리할 수 있는 스프링 빈에만 AOP를 적용할 수 있다.
• JoinPoint 메서드는 어드바이스의 종류에 따라 사용방법이 다소 다르지만 기본적으로 어디바이스 메서드에 매개변수로 선언만 하면 된다.

JoinPoint 인터페이스의 주요 기능

• JoinPoint.getArgs() : JoinPoint에 전달된 인자를 배열로 반환한다.
• JoinPoint.getThis() : AOP 프록시 객체를 반환한다.
• JoinPoint.getTarget() : AOP가 적용된 대상 객체를 반환한다.
  • 클라이언트가 호출한 비즈니스 메서드를 포함하는 비즈니스 객체를 반환한다.
• JoinPoint.getSignature() : 조언되는 메서드에 대한 설명을 반환한다.
  • 클라이언트가 호출한 메서드의 시그니처(리턴타입, 이름, 매개변수) 정보가 저장된 Signature 객체를 반환한다.
  • Signature
    • 객체가 선언하는 모든 연산은 연산의 이름, 매개변수로 받아들이는 객체들을 시그니처라고 한다.
  • Signature가 제공하는 메서드
    • String getName() : 클라이언트가 호출한 메서드의 이름을 반환한다.
      • String toLongString() : 클라이언트가 호출한 메서드의 리턴타입, 이름, 매개변수를 패키지 경로까지 포함해서 반환한다.
      • String toShortString() : 클라이언트가 호출한 메서드 시그니처를 축약한 문자열로 반환한다.
• JoinPoint.toString() : 조언되는 방법에 대한 유용ㅎ안 설명을 인쇄한다.

ProceedingJointPoint 인터페이스의 주요 기능

• proceed() : 다음 어드바이스나 타겟을 호출한다.