Guide_Caching Data with Spring

Dev.Hammy·2023년 12월 21일

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이 가이드는 Spring 관리 빈에서 캐싱을 활성화하는 과정을 안내합니다.

무엇을 구축할 것인가

간단한 책 저장소에서 캐싱을 활성화하는 애플리케이션을 구축합니다.

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책 모델 만들기

먼저 책에 대한 간단한 모델을 만들어야 합니다. 다음 목록(src/main/java/guides/caching/Book.java)은 이를 수행하는 방법을 보여줍니다.

package guides.caching;

public interface BookRepository {
    
    Book getByIsbn(String isbn);
    
}

{SpringData}[Spring Data]를 사용하여 광범위한 SQL 또는 NoSQL 저장소에 대한 리포지토리 구현을 제공할 수 있었습니다. 그러나 이 가이드에서는 일부 대기 시간(네트워크 서비스, 느린 지연 또는 기타 문제)을 시뮬레이션하는 단순한 구현을 사용합니다. 다음 목록(src/main/java/guides/caching/SimpleBookRepository.java)은 이러한 저장소를 보여줍니다.

package guides.caching;

import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class SimpleBookRepository implements BookRepository {
    
    @Override
    public Book getByIsbn(String isbn) {
        simulateSlowService();
        return new Book(isbn, "Some book");
    }
    
    // Don't do this at home
    private void simulateSlowService() {
        try {
            long time = 3000L;
            Thread.sleep(time);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new IllegalStateException(e);
        }
    }
    
}

simulateSlowService는 각 getByIsbn 호출에 의도적으로 3초 지연을 삽입합니다. 나중에 캐싱을 사용하여 이 예제의 속도를 높일 것입니다.

저장소 사용

다음으로 저장소를 연결하고 이를 사용하여 일부 책에 액세스해야 합니다. 다음 목록(src/main/java/guides/caching/CachingApplication.java)에서는 이를 수행하는 방법을 보여줍니다.

package guides.caching;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class CachingApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(CachingApplication.class, args);
    }

}

또한 BookRepository를 삽입하고 다른 인수로 여러 번 호출하는 CommandLineRunner가 필요합니다. 다음 목록(src/main/java/guides/caching/AppRunner.java)은 해당 클래스를 보여줍니다.

package guides.caching;

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class AppRunner implements CommandLineRunner {

    private static final Logger logger =
            LoggerFactory.getLogger(AppRunner.class);

    private final BookRepository bookRepository;

    public AppRunner(BookRepository bookRepository) {
        this.bookRepository = bookRepository;
    }

    @Override
    public void run(String... args) throws Exception {
        logger.info("..... Fetching books");
        logger.info("isbn-1234 -->" + bookRepository.getByIsbn("isbn-1234"));
        logger.info("isbn-4567 -->" + bookRepository.getByIsbn("isbn-4567"));
        logger.info("isbn-1234 -->" + bookRepository.getByIsbn("isbn-1234"));
        logger.info("isbn-4567 -->" + bookRepository.getByIsbn("isbn-4567"));
        logger.info("isbn-1234 -->" + bookRepository.getByIsbn("isbn-1234"));
        logger.info("isbn-1234 -->" + bookRepository.getByIsbn("isbn-1234"));
    }
    
}

이 시점에서 응용 프로그램을 실행하려고 하면 동일한 책을 여러 번 검색하더라도 속도가 상당히 느린 것을 알 수 있습니다. 다음 샘플 출력은 (의도적으로 끔찍한) 코드에서 생성된 3초 지연을 보여줍니다.

캐싱을 활성화하면 상황을 개선할 수 있습니다.

캐싱 활성화

이제 책이 책 캐시 내에 캐시되도록 SimpleBookRepository에서 캐싱을 활성화할 수 있습니다. 다음 목록(src/main/java/guides/caching/SimpleBookRepository.java)은 저장소 정의를 보여줍니다.

package guides.caching;

import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class SimpleBookRepository implements BookRepository {

    @Override
    @Cacheable("books")
    public Book getByIsbn(String isbn) {
        simulateSlowService();
        return new Book(isbn, "Some book");
    }

    // Don't do this at home
    private void simulateSlowService() {
        try {
            long time = 3000L;
            Thread.sleep(time);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new IllegalStateException(e);
        }
    }

}

이제 다음 예제(src/main/java/guides/caching/CachingApplication.java)에서 수행 방법을 보여주듯이 캐싱 주석 처리를 활성화해야 합니다.

package guides.caching;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;

@SpringBootApplication
@EnableCaching
public class CachingApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(CachingApplication.class, args);
    }

}

@EnableCaching 주석은 모든 Spring Bean을 검사하여 공용 메서드에 캐싱 주석이 있는지 검사하는 사후 프로세서(post-processor)를 트리거합니다. 이러한 주석이 발견되면 메서드 호출을 가로채고 그에 따라 캐싱 동작을 처리하기 위해 프록시가 자동으로 생성됩니다.

사후 프로세서는 @Cacheable, @CachePut 및 @CacheEvict 주석을 처리합니다. 자세한 내용은 Javadoc 및 참조 가이드를 참조하세요.

@Cacheable: 메서드의 결과를 캐시에 저장하고, 이후 같은 파라미터로 호출될 때 캐시된 결과를 반환합니다.
@CachePut: 메서드를 호출하고 그 결과를 캐시에 업데이트합니다. 기존 캐시 항목을 갱신합니다.
@CacheEvict: 지정된 캐시 항목을 제거합니다. 메서드 호출 후 캐시를 비웁니다.

Spring Boot는 관련 캐시에 대한 공급자 역할을 하도록 적합한 CacheManager를 자동으로 구성합니다. 자세한 내용은 Spring Boot 설명서를 참조하세요.

우리 샘플은 특정 캐싱 라이브러리를 사용하지 않으므로 캐시 저장소는 ConcurrentHashMap을 사용하는 간단한 대체입니다. 캐싱 추상화는 광범위한 캐시 라이브러리를 지원하며 JSR-107(JCache)과 완벽하게 호환됩니다.

CacheManager: 스프링이 캐시 관리를 담당하는 인터페이스입니다. 캐시 관련 동작을 수행하며, 실제 캐시 구현체와의 상호 작용을 담당합니다.
ConcurrentHashMap: 스프링 캐시 추상화에서 가장 간단한 캐시 저장소 중 하나입니다. 실제로는 간단한 메모리 기반의 해시 맵으로, 캐시 데이터를 메모리에 보관합니다.

1. HashMap:

멀티쓰레드 환경에서 안전하지 않습니다.
동기화를 제공하지 않기 때문에 여러 쓰레드가 동시에 HashMap을 수정하면 예측 불가능한 결과가 발생할 수 있습니다. 동시성 문제를 해결하기 위해 별도의 동기화 메커니즘이 필요합니다.

2. Hashtable:

동기화된 자료구조입니다.
모든 메서드에 대해 Synchronized 키워드가 적용되어 있어 여러 쓰레드가 동시에 접근하여 수정할 수 있습니다. 이로 인해 안전하지만 동기화 비용이 높아 성능이 떨어질 수 있습니다.

3. ConcurrentHashMap:

스레드 안전한 자료구조이며, 성능이 우수합니다.
내부적으로 세분화된 잠금(Lock Striping) 기법을 사용하여 맵을 여러 부분으로 분할하여 동시에 여러 스레드가 맵을 읽고 쓸 수 있습니다. 이로써 동시성을 향상시키고 전체 맵을 잠그지 않고도 안전하게 동작합니다.