Spring Jdbc (5) Connection Pool과 DataSource

오잉·2023년 4월 19일
Spring JDBC레벨2_미션1
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0. DB Connection을 획득하는 과정

  1. 애플리케이션 로직은 DB 드라이버를 통해 커넥션을 조회한다.
  2. DB 드라이버는 DB와 TCP/IP 커넥션을 연결한다. 물론 이 과정에서 3 way handshake 같은 TCP/IP 연결을 위한 네트워크 동작이 발생한다.
  3. DB 드라이버는 TCP/IP 커넥션이 연결되면 ID, PW와 기타 부가정보를 DB에 전달한다.
  4. DB는 ID, PW를 통해 내부 인증을 완료하고, 내부에 DB 세션을 생성한다.
  5. DB는 커넥션 생성이 완료되었다는 응답을 보낸다.
  6. DB 드라이버는 커넥션 객체를 생성해서 클라이언트에 반환한다.

이렇게 connection을 새로 만드는 것은 과정도 복잡하고 시간도 많이 많이 소모되는 일이다.

1. Connection Pool

기존방식의 문제점 : DB connection을 매번 획득

기존에는 DB를 사용해야 할 때마다 connection을 획득했다.
이 방식에는 2가지 문제점이 있다.

  1. DB는 물론이고 애플리케이션 서버에서도 TCP/IP 커넥션을 새로 생성하기 위한 리소스를 매번 사용해야 한다.
  2. 진짜 문제는 고객이 애플리케이션을 사용할 때, SQL을 실행하는 시간 뿐만 아니라 커넥션을 새로 만드는 시간이 추가되기 때문에 결과적으로 응답 속도에 영향을 준다. 이것은 사용자에게 좋지 않은 경험을 줄 수 있다.

이런 문제를 한번에 해결하는 아이디어가 바로 커넥션풀이다.

Connection Pool : connection을 미리 생성해두고 사용

커넥션 풀이란 connection을 미리 생성해두고 사용하는 방법이다.
이름 그대로 커넥션을 관리하는 풀이다. 수영장 풀을 상상하자!

Connection Pool 동작과정

1) 초기화


애플리케이션을 시작하는 시점에 커넥션 풀은 필요한 만큼 커넥션을 미리 확보해서 풀에 보관한다.
보통 얼마나 보관할 지는 서비스의 특징과 서버 스펙에 따라 다르지만 기본값은 보통 10개이다.
적절한 커넥션 풀 숫자는 서비스의 특징과 애플리케이션 서버 스펙, DB 서버 스펙에 따라 다르기 때문에 성능 테스트를 통해서 정해야 한다.

2) Connection Pool의 연결 상태

커넥션 풀에 들어 있는 커넥션은 TCP/IP로 DB와 커넥션이 연결되어 있는 상태이기 때문에 언제든지 즉시 SQL을 DB에 전달할 수 있다.

3) Connection Pool사용


애플리케이션 로직에서 이제는 DB 드라이버를 통해서 새로운 커넥션을 획득하는 것이 아니다.
이제는 커넥션 풀을 통해 이미 생성되어 있는 커넥션을 객체 참조로 그냥 가져다 쓰기만 하면 된다.
커넥션 풀에 커넥션을 요청하면 커넥션 풀은 자신이 가지고 있는 커넥션 중에 하나를 반환한다.


애플리케이션 로직은 커넥션 풀에서 받은 커넥션을 사용해서 SQL을 데이터베이스에 전달하고 그 결과를 받아서 처리한다.
커넥션을 모두 사용하고 나면 이제는 커넥션을 종료하는 것이 아니라, 다음에 다시 사용할 수 있도록 해당 커넥션을 그대로 커넥션 풀에 반환하면 된다.
여기서 주의할 점은 커넥션을 종료하는 것이 아니라 커넥션이 살아있는 상태로 커넥션 풀에 반환해야 한다는 것이다.

정리

  • 커넥션 풀을 사용하면 매번 connection을 새로 만드는 방법의 단점을 해소할 수 있다.
  • 커넥션 풀은 서버당 최대 커넥션 수를 제한할 수 있다. 따라서 DB에 무한정 연결이 생성되는 것을 막아주어서 DB를 보호하는 효과도 있다.
  • 커넥션 풀의 이점이 매우 크기 때문에 실무에서는 항상 기본으로 사용한다.
  • 커넥션 풀은 개념적으로 단순해서 직접 구현할 수도 있지만, 사용도 편리하고 성능도 뛰어난 오픈소스 커넥션 풀(commons-dbcp2 , tomcat-jdbc pool , HikariCP 등)을 사용하는 것이 좋다.
  • hikariCP를 사용하자.

2. Data Source

Connection을 획득하는 다양한 방법

커넥션을 얻는 방법은 앞서 학습한 JDBC DriverManager 를 직접 사용하거나, 커넥션 풀을 사용하는 등 다양한 방법이 존재한다.

애플리케이션 로직에서 DriverManager 를 사용해서 커넥션을 획득하다가 HikariCP 같은 커넥션 풀을 사용하도록 변경하려면 어떻게 해야할까?
커넥션을 획득하는 애플리케이션 코드도 함께 변경해야 한다. 의존관계가 DriverManager 에서 HikariCP 로 변경되기 때문이다. 추가적으로 둘의 사용법도 조금씩 달라서 개발자가 공부해야한다.

커넥션을 획득하는 방법을 추상화

자바에서는 이런 문제를 해결하기 위해 javax.sql.DataSource 라는 인터페이스를 제공한다.

DataSource 는 커넥션을 획득하는 방법을 추상화 하는 인터페이스이다.
이 인터페이스의 핵심 기능은 커넥션 조회이다.

정리

  • 대부분의 커넥션 풀은 DataSource 인터페이스를 이미 구현해두었다. 따라서 개발자는 DBCP2 커넥션 풀 , HikariCP 커넥션 풀 의 코드를 직접 의존하는 것이 아니라 DataSource 인터페이스에만 의존하도록 애플리케이션 로직을 작성하면 된다.
    커넥션 풀 구현 기술을 변경하고 싶으면 구현체를 갈아끼우면 된다.
  • DriverManager 도 DataSource 를 통해서 사용할 수 있도록 DriverManagerDataSource 라는 DataSource 를 구현한 클래스를 제공한다.
  • 자바는 DataSource 를 통해 커넥션을 획득하는 방법을 추상화했다. 이제 애플리케이션 로직은 DataSource 인터페이스에만 의존하면 된다. 덕분에 커넥션을 획득하는 방법을 변경해도 애플리케이션 로직은 변경하지 않아도 된다.

3. DataSource 예제

DriverManager : 항상 새로운 connection 획득

1) 일반 DriverManager

@Test
void driverManager() throws SQLException {
      	Connection con1 = DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD);
      	Connection con2 = DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD);
}

2) DriverManagerDataSource (DataSource가 적용된 DriverManager)

@Test
void dataSourceDriverManager() throws SQLException {
          DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
          useDataSource(dataSource);
      }

private void useDataSource(DataSource dataSource) throws SQLException {
          Connection con1 = dataSource.getConnection();
          Connection con2 = dataSource.getConnection();
}

DriverManager 통한 획득 vs DataSource 통한 획득

  • 파라미터
    • DriverManager : 커넥션을 획득할 때 마다 URL , USERNAME , PASSWORD 같은 파라미터를 계속 전달
    • DataSource : 처음 객체를 생성할 때만 필요한 파리미터를 넘겨두고, 커넥션을 획득할 때는 단순히 dataSource.getConnection() 만 호출
  • 설정과 사용의 분리
    • 설정: 필요한 속성(URL , USERNAME , PASSWORD)들을 사용해서 DataSource 를 만드는 부분. -> 설정과 관련된 속성들은 한 곳에 있는 것이 향후 변경에 더 유연하게 대처할 수 있다.
    • 사용: 설정은 신경쓰지 않고, DataSource 의 getConnection() 만 호출해서 사용하면 된다
    • 애플리케이션을 개발해보면 보통 설정은 한 곳에서 하지만, 사용은 수 많은 곳에서 하게 된다 => 설정과 사용을 분리하는 것이 유지보수에 유리하다

ConnectionPool : connection을 미리 생성해두고 사용

@Test
void dataSourceConnectionPool() throws SQLException, InterruptedException {
    HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource(); 
    dataSource.setJdbcUrl(URL);
    dataSource.setUsername(USERNAME);
    dataSource.setPassword(PASSWORD);
    dataSource.setMaximumPoolSize(10);
    dataSource.setPoolName("MyPool");
    
    useDataSource(dataSource);
    Thread.sleep(1000); //커넥션 풀에서 커넥션 생성 시간 대기
}

4. DataSource 적용

애플리케이션에 DataSource 를 적용해보자.

public class MemberRepository {
       private final DataSource dataSource;
       public MemberRepositoryV1(DataSource dataSource) {
                   this.dataSource = dataSource;
       }
       
       // save(), findById() 등등 ..
       
       private void close(Connection con, Statement stmt, ResultSet rs) {
          JdbcUtils.closeResultSet(rs);
          JdbcUtils.closeStatement(stmt);
          JdbcUtils.closeConnection(con);
	   }
      
       private Connection getConnection() throws SQLException {
          Connection con = dataSource.getConnection();
          log.info("get connection={}, class={}", con, con.getClass());
          return con;
       }
}
  • DataSource 의존관계 주입
    외부에서 DataSource 를 주입 받아서 사용한다.
    DataSource 는 표준 인터페이스 이기 때문에 DriverManagerDataSource 에서 HikariDataSource 로 변경되어도 해당 코드를 변경하지 않아도 된다.
  • JdbcUtils 편의 메서드
    스프링은 JDBC를 편리하게 다룰 수 있는 JdbcUtils 라는 편의 메서드를 제공한다.
    JdbcUtils 을 사용하면 커넥션을 좀 더 편리하게 닫을 수 있다
class MemberRepositoryTest {
    MemberRepository repository;
    
    @BeforeEach
    void beforeEach() throws Exception {
    	// 방법 1: DriverManager -> 항상 새로운 connection 생성
        // DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
    
    	// 방법 2: Connection Pool -> 미리 connection 만들어두고 재사용
   		HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource(); 
        dataSource.setJdbcUrl(URL);
        dataSource.setUsername(USERNAME);
        dataSource.setPassword(PASSWORD);
        repository = new MemberRepository(dataSource);
    }
    
    @Test
    void test() throws SQLException, InterruptedException {
        Member member = new Member("memberV0", 10000);
        repository.save(member);
        
        Member memberById = repository.findById(member.getMemberId());
		assertThat(memberById).isNotNull();
   }

DriverManagerDataSource를 HikariDataSource 로 변경해도 MemberRepository 의 코드는 전혀 변경하지 않아도 된다. MemberRepository 는 DataSource 인터페이스에만 의존하기 때문이다. 이것이 DataSource 를 사용하는 장점이다.(DI + OCP)

+) DataSource 자동 등록

스프링 부트는 application.properties를 바탕으로 자동으로 DataSource를 bean으로 등록해준다.
따라서 따로 bean으로 등록할 필요없이 사용할 수 있다.

인프런 김영한님의 스프링 DB1의 [섹션2. 커넥션풀과 데이터소스]를 정리한 글입니다.
https://ojt90902.tistory.com/867

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