[Spring] Basic, 스프링 핵심 원리 이해 ②

새로운 할인 정책 개발

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기존 구현한 회원-주문의 할인 정책을 다시 떠올려보자.

✅ 할인 정책은 모든 VIP는 1000원을 할인해 주는 고정 금액 할인을 적용해달라. (변경 가능)

만약 할인 정책이 변경되어 10%를 할인하는 정책을 적용해야 된다고 가정해 보자.
갑자기 이런 기획 변경이 생기면 곤란하지만, 우리는 앞선 포스팅에서 역할과 구현으로 인터페이스와 실제 구현체를 분리했다.

그렇기에 해당 역할만 제대로 수행한다면 구현체를 어떻게 바꾸든 간에 코드에 문제가 생기지 않는다.

10%를 할인하는 정률 할인 정책을 코드로 작성해 보자.

RateDiscountPolicy

public class RateDiscountPolicy implements DiscountPolicy {

    private int discountPercent = 10;

    @Override
    public int discount(Member member, int price) {
        if (member.getGrade() == Grade.VIP) {
            return price * discountPercent / 100;
        }
        return 0;
    }
}

새로운 할인 정책 적용과 문제점

위에서 작성한 새로운 할인 정책 RateDiscountPolicy를 적용하는 것은 아주 쉽다. 주문 서비스 구현체인 OrderServiceImpl에서 할인정책을 FixDiscountPolicy에서 RateDiscountPolicy로 바꿔 주기만 하면 된다.

public class OrderServiceImpl implements OrderService{

    private final MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();

    //private final DiscountPolicy discountPolicy = new FixDiscountPolicy();
    private final DiscountPolicy discountPolicy = new RateDiscountPolicy();
    ...
}

이제 바뀐 정책으로 동작은 잘 될 것이다.

하지만, 여기서 문제점을 발견해 내야 한다. 위와 같은 방식은 OCP(개방 폐쇄 원칙)와 DIP(의존관계 역전 원칙) 원칙을 모두 지키지 못하고 있다.

우선 기존의 정책을 코드를 변경함으로써 확장에는 열려있고 변경이는 닫혀있어야 한다는 OCP을 위반했고, 해당 코드에서는 추상화를 의존하는 게 아닌 구현체를 의존함으로써 DIP을 위반했다.

❓ 문제를 어떻게 해결해야 할까?

우선, 할인정책 구현체에 의존을 하다 보니 DIP와 OCP가 동시에 위배되고 있기에 이를 인터페이스만을 의존하도록 의존관계를 변경해야 한다.

public class OrderServiceImpl implements OrderService{

    private final MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();
    private final DiscountPolicy discountPolicy;
    ...
}

이렇게 해버리면 할인정책은 다른 구현체에 의존하지 않는다.

❓ 구현체는 어디서 주입하는가? (NullPointException)

이 문제를 해결하기 위해서는 OrderServiceImpl이 아닌 다른 객체에서 해당 객체에 할인정책에 구현체를 대신 생성해서 주입해 줘야 한다.

관심사의 분리

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어째서 OCP, DIP 원칙들이 지켜지지 않고 있는가? 공통적으로 다른 역할의 구현체들을 사용하고자 할 때 해당 구현체들의 생성자를 호출하며 해당 구현체에 의존을 하게 되고, 변경이 필요한 경우 코드의 변경까지 이뤄지기 때문이다.

그렇다고 생성자를 통해 해당 역할들에 구현체를 대입시켜주지 않으면 NullPointException가 발생할 것이다.

이런 각각의 코드에서는 원래 이렇게 다른 역할의 구현체를 알아서는 안된다. DIP 원칙에 위배되기 때문인데, 조금 더 이해하기 쉽게 연극에 비유하자면 남자 주인공이 자신의 배역과 역할만 연기하는 게 아닌 여자 배우도 초빙하고, 소품들도 준비하는 등 과도한 책임을 가지고 있는 것이다.

그래서 우리는 이제 관심사를 분리해야 한다.

• 배우는 자신의 연기에만 집중해야 한다.
• 공연 구성, 담당 배우 영입, 배역 지정과 같은 책임은 공연 기획자가 담당해야 한다.
• 각각 자신의 역할만 할 수 있도록 함으로써 책임을 분리하고 관심사를 분리해야 한다

AppConfig

애플리케이션의 전체 동작 방식을 구성(config) 하기 위해, 구현 객체를 생성하고, 연결하는 책임을 가지는 별도의 설정 클래스를 만들자.

AppConfig

public class AppConfig {

    public MemberService memberService() {
        return new MemberServiceImpl(new MemoryMemberRepository());
    }

    public OrderService orderService() {
        return new OrderServiceImpl(new MemoryMemberRepository() ,new FixDiscountPolicy());
    }
}

AppConfig는 애플리케이션에 실제 동작에 필요한 구현체를 생성 및 연결해준다.

AppConfig라는 설정 클래스를 만들어주었다면 이제 모든 구현체에서 각자 바로 구현체를 생성하는 것을 제거한 뒤 생성자를 통해 외부에서 주입되도록 바꿔주자.

MemberServiceImpl

public class MemberServiceImpl implements MemberService{
    private final MemberRepository memberRepository;

    public MemberServiceImpl(MemberRepository memberRepository) {
        this.memberRepository = memberRepository;
    }

    @Override
    public void join(Member member) {
        memberRepository.save(member);
    }

    @Override
    public Member findMember(Long memberId) {
        return memberRepository.findById(memberId);
    }
}

OrderServiceImpl

public class OrderServiceImpl implements OrderService{

    private final MemberRepository memberRepository;
    private final DiscountPolicy discountPolicy;

    public OrderServiceImpl(MemberRepository memberRepository, DiscountPolicy discountPolicy) {
        this.memberRepository = memberRepository;
        this.discountPolicy = discountPolicy;
    }

    @Override
    public Order createOrder(Long memberId, String itemName, int itemPrice) {
        Member member = memberRepository.findById(memberId);
        int discount = discountPolicy.discount(member, itemPrice);

        return new Order(memberId, itemName, itemPrice, discount);
    }
}

생성자를 통해 어떤 구현체가 주입될지는 알 수 없고, 이는 오직 외부(AppConfig)에서 결정된다.

이처럼 의존관계를 외부에 맡겨버리고 로직 실행에만 집중하면 된다.

클래스 다이어그램

• 객체 생성 및 연결은 AppConfig에서 담당한다

• 구현체인 MemberServiceImpl은 MemberRepository 추상에만 의존하면 되며 구현체를 알 필요 없어졌다.
  즉, DIP 원칙을 지키게 되었다.

• 객체를 생성 및 연결하는 역할과 실행하는 역할이 분리되었다.

정리

• AppConfig를 통해 관심사를 분리한다.
• AppConfig는 설정 클래스로 구체 클래스를 선택해 역할에 맞는 구현체를 선택해 주입한다.
• 각각의 구현체들은 자신의 책임에만 집중하면 된다.

AppConfig 리팩토링

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AppConfig 클래스를 통해 서비스 로직에서 관심사를 분리하는데 성공했다.
하지만 AppConfig 설정 정보 클래스를 보면 중복이 있고 역할에 따른 구현이 제대로 드러나지 않는다.

그렇기에 중복된 코드를 모듈화하여 의도를 좀 더 드러내보자.

public class AppConfig {

    public MemberService memberService() {
        return new MemberServiceImpl(memberRepository());
    }

    public OrderService orderService() {
        return new OrderServiceImpl(memberRepository(), discountPolicy());
    }

    private MemberRepository memberRepository() {
        return new MemoryMemberRepository();
    }

    private DiscountPolicy discountPolicy() {
        return new FixDiscountPolicy();
    }
}

• new MemoryMemberRepository() 이 부분이 중복 제거되었다. 이제 MemoryMemberRepository를 다른 구현체로 변경할 때 한 부분만 변경하면 된다.

• AppConfig를 보면 역할과 구현 클래스가 한눈에 들어온다. 애플리케이션 전체 구성이 어떻게 되어있는지 빠르게 파악할 수 있다.

그럼 이제 이렇게 최적화가 된 코드의 효용을 보기 위해 새로운 요구사항을 구현해 보자.
기존의 요구사항 중 변경 가능성이 있던 요구사항이던 할인정책을 기존의 정액 할인 조건에서 정율(%) 할인 정책으로 변경해 보자.

현재 회원 - 주문 애플리케이션의 클래스 다이어그램은 다음과 같다.

현재 AppConfig로 애플리케이션이 사용 영역과, 구성 영역으로 나누어져 있다.

그렇기에 객체를 생성 및 주입해 주는 구성 영역에서 할인 정책만 변경해서 주입해 주면 사용 영역을 변경할 필요 없이 변경을 할 수 있다.

• FixDiscountPolicy → RateDiscountPolicy로 변경해도 구성 영역(AppConfig)에서 생성하는 것만 바꿔주면 사용 영역은 전혀 영향을 받지 않는다.

public class AppConfig {

    public MemberService memberService() {
        return new MemberServiceImpl(memberRepository());
    }

    public OrderService orderService() {
        return new OrderServiceImpl(memberRepository(), discountPolicy());
    }

    private MemberRepository memberRepository() {
        return new MemoryMemberRepository();
    }

    private DiscountPolicy discountPolicy() {
//        return new FixDiscountPolicy();
        return new RateDiscountPolicy();
    }
}

좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙의 적용

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이번 챕터까지 진행하며 3가지 원칙(SRP, DIP, OCP)을 적용했다.

SRP 단일 책임 원칙

한 클래스는 하나의 책임만 가져야 한다.

예제 초반에는 클라이언트 객체에서 직접 구현 객체를 생성, 연결, 실행하면서 과도한 책임을 가지고 있었다. 하지만 SRP 원칙을 따르며 관심사를 분리하였고, 구현 객체를 생성하고 연결하는 책임은 구성 영역의 AppConfig가 담당하도록 했다.

그래서 클라이언트 객체는 로직을 수행하는 책임만 맡게 되었다.

DIP 의존관계 역전 원칙

추상화의 의존해야지, 구체화의 의존하면 안 된다.

계속 얘기했던 내용으로 AppConfig가 나오기 전에는 각각의 구현체들에서 필요한 다른 역할들의 구현체를 직접 대입해야 했기 때문에 다른 구현체에 의존하며 DIP 원칙이 지켜지지 못했다.

하지만, AppConfig를 통해 할인정책이나 회원 조회 리포지토리가 생성자를 통해 AppConfig에서 주입되도록 함으로써 해당 클라이언트 객체에서는 다른 구현체를 알 필요가 없어졌다.

OCP 개방-폐쇄 원칙

소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나 변경에는 닫혀 있어야 한다.

다형성을 사용함으로써 클라이언트가 DIP를 지키고 애플리케이션의 사용 영역과 구성 영역으로 나뉘게 되었다.

할인정책 변경이나 리포지토리를 인 메모리에서 DB로 바꾸더라도 AppConfig 구성 영역에서 의존관계 주입을 바꿔주기만 하면 사용 영역의 클라이언트 코드 수정을 하지 않아도 된다.

즉, 소프트웨어 요소를 새롭게 확장 및 변경해도 사용 영역의 변경은 닫혀있게 되었다.

IoC, DI, 그리고 컨테이너

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IoC(Inversion of Control) - 제어의 역전

기존에는 구현체에서 필요한 구현체를 직접 생성해서 연결 후 사용을 했다. 위에서 언급했듯이 공연 배우가 상대 배우도 캐스팅하고, 소품도 준비해서 연기도 하는 등 혼자서 여러 책임을 지고 있었다.

그런데 AppConfig라는 구성 영역이 생기며 여러 구현체를 생성해서 주입시켜주는 역할을 가져가면서 각각의 구현체들은 필요한 구현체를 직접 생성하는 게 아니라 주입받아서 자기 책임만 다하면 된다. AppConfig는 OrderServiceImpl 이 아닌 OrderService 인터페이스의 다른 구현 객체를 생성하고 실행할 수도 있다.

이렇듯 프로그램의 제어 흐름을 직접 제어하는 것이 아니라 외부에서 관리하는 것을 제어의 역전(IoC)이라 한다.

프레임워크 vs 라이브러리

• 프레임워크가 내가 작성한 코드를 제어하고, 대신 실행하면 그것은 프레임워크
• 내가 작성한 코드가 직접 제어의 흐름을 담당한다면 그것은 라이브러리

의존관계 주입 DI(Dependency Injection)

• OrderServiceImpl은 DiscountPolicy 인터페이스에 의존하며 실제 구현체가 무엇인지는 모른다.
• 의존관계는 정적인 클래스 의존관계와, 실행 시점에 결정되는 동적인 객체(인스턴스) 의존 관계 둘을 분리해서 생각해야 한다.

정적인 클래스 의존관계

클래스가 사용하는 import 코드만 보고 쉽게 의존관계를 판단할 수 있다. 정적인 의존관계는 앱플리케이션을 실행하지 않아도 분석할 수 있다.

위 클래스 다이어그램을 보면 OrderServiceImple은 MemberRepository와 DiscountPolicy에 의존한다는 점을 알 수 있다. 하지만, 실제로 어떤 구현체가 주입될지는 알 수 없다.

동적인 객체 인스턴스 의존 관계

애플리케이션 실행 시점에서 생성된 인스턴스의 참조 값이 연결된 의존관계다.

이렇게 런타임 시점에 외부에서 실제 구현체를 생성 및 클라이언트에 전달해서 클라이언트와 서버의 실제 의존관계가 연결되는 것을 의존관계 주입이라 한다.

이처럼 의존관계 주입을 사용하면 클라이언트(사용 영역) 코드 수정 없이 클라이언트가 호출하는 대상의 타입 인스턴스를 변경할 수 있다.

이처럼, AppConfig처럼 객체를 생성하고 관리하면서 의존관계를 연결해 주는 것을 IoC 컨테이너 혹은 DI 컨테이너라 한다. 의존관계 주입에 초점을 맞춰 최근에는 DI컨테이너라 부른다.

(또는 어셈블러, 오브젝트 팩토리 등으로 불리기도 한다. )

스프링으로 전환하기

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이번에는 위처럼 구성한 DI 컨테이너 AppConfig를 스프링 기반으로 변경해 보도록 한다.

AppConfig

@Configuration
public class AppConfig {

    @Bean
    public MemberService memberService() {
        return new MemberServiceImpl(memberRepository());
    }

    @Bean
    public OrderService orderService() {
        return new OrderServiceImpl(memberRepository(), discountPolicy());
    }

    @Bean
    public MemberRepository memberRepository() {
        return new MemoryMemberRepository();
    }

    @Bean
    public DiscountPolicy discountPolicy() {
        return new RateDiscountPolicy();
    }
}

• @Configuration : AppConfig에 설정을 구성한다는 의미의 어노테이션
• @Bean : 해당 어노테이션이 붙은 메서드를 스프링 컨테이너에 빈으로 등록한다.

스프링 컨테이너

• ApplicationContext를 스프링 컨테이너라 한다.

• 기존에는 AppConfig를 생성해 구성 영역을 직접 작성하여 객체 생성을 하여 의존관계 주입을 했다면 이제는 스프링 컨테이너를 통해 사용한다.

• 스프링 컨테이너는 @Configuration이 붙은 AppConfig를 설정 정보로 사용한다.

• 여기서 @Bean이 붙은 메서드를 호출해 반환된 객체를 스프링 컨테이너에 등록한다.

  • 이렇게 스프링 컨테이너에 등록된 객체를 스프링 빈이라 한다.
  • 스프링 빈은 관례적으로 메서드명을 빈의 이름으로 사용한다.
    (만약 변경이 필요하면 어노테이션 속성 중 name을 사용한다.)

• applicationContext의 getBean() 메서드를 통해 빈을 찾을 수 있다.