[데이터베이스 1편] 커넥션풀과 데이터소스

0. 개요

내용 : MyBatis, JPA를 사용하기 전에 JDBC에 대한 정리

1. 커넥션 풀 이해

데이터베이스 커넥션을 매번 획득

데이터베이스 커넥션을 획득할 때는 다음과 같은 복잡한 과정을 거친다.
이렇게 커넥션을 새로 만드는 것은 과정도 복잡하고 시간도 많이 많이 소모되는 일이다.
DB는 물론이고 애플리케이션 서버에서도 TCP/IP 커넥션을 새로 생성하기 위한 리소스를 매번 사용해야 한다. 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 커넥션을 미리 생성해두고 사용하는 커넥션 풀이라는 방법이다.

커넥션 풀 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.

커넥션 풀의 연결상태

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

커넥션 풀 사용1

• 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.

커넥션 풀 사용2

• 애플리케이션 로직은 커넥션 풀에서 받은 커넥션을 사용해서 SQL을 데이터베이스 전달하고 그 결과를 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

• 적절한 커넥션 풀 숫자는 서비스의 특징과 애플리케이션 서버 스펙, DB 서버 스펙에 따라 다르기 때문에 성능 테스트를 통해서 정해야 한다.
• 커넥션 풀은 서버당 최대 커넥션 수를 제한할 수 있다. 따라서, DB에 무한정 연결이 생성되는 것을 막아주어서 DB를 보호하는 효과도 있다.
• 이런 커넥션 풀은 얻는 이점이 매우 크기 때문에 실무에서는 항상 기본으로 사용한다.
• 커넥션 풀은 개념적으로 단순해서 직접 구현할 수도 있지만 오픈 소스를 사용하는 것이 좋다.
• 대표적인 커넥션 풀 오픈소스는 HikariCP가 있다.
• 스프링 부트 2.0 부터는 기본 커넥션 풀로 hikariCP 를 제공한다. 성능, 사용의 편리함, 안전성 측면에서 이미 검증이 되었기 때문에 커넥션풀을 사용할 때는 고민할 것 없이 hikariCP 를 사용하면 된다.

2. DataSource 이해

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

• 우리가 앞서 JDBC로 개발한 애플리케이션 처럼 DriverManager 를 통해서 커넥션을 획득하다가, 커넥션 풀을 사용하는 방법으로 변경하려면 어떻게 해야할까?

• 예를 들어서 애플리케이션 로직에서 DriverManager 를 사용해서 커넥션을 획득하다가 HikariCP 같은 커넥션 풀을 사용하도록 변경하면 커넥션을 획득하는 애플리케이션 코드도 함께 변경해야 한다. 의존관계가 DriverManager 에서 HikariCP 로 변경되기 때문이다.

커넥션을 획득하는 방법을 추상화

• 자바에서는 이런 문제를 해결하기 위해 javax.sql.DataSource라는 인터페이스를 제공한다.
• DataSource는 커넥션을 획득하는 방법을 추상화 하는 인터페이스이다.
• 이 인터페이스의 핵심 기능은 커넥션 조회 하나이다.

public interface DataSource {
	Connection getConnection() throws SQLException;
}

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 해당 구현체로 갈아끼우기만 하면 된다.
• DriverManager 는 DataSource 인터페이스를 사용하지 않는다. 따라서 DriverManager 는 직접 사용해야 한다. 따라서 DriverManager 를 사용하다가 DataSource 기반의 커넥션 풀을 사용하도록 변경하면 관련 코드를 다 고쳐야 한다. 이런 문제를 해결하기 위해 스프링은 DriverManager 도 DataSource 를 통해서 사용할 수 있도록 DriverManagerDataSource 라는 DataSource 를 구현한 클래스를 제공한다.

@Slf4j
public class ConnectionTest {
	// 1. 드라이버 매니저를 사용
    @Test
    void driverManager() throws SQLException{
        Connection con1 = DriverManager.getConnection(URL,USERNAME, PASSWORD);
        Connection con2 = DriverManager.getConnection(URL,USERNAME, PASSWORD);
        log.info("connection={}, class={}", con1, con1.getClass());
        log.info("connection={}, class={}", con2, con2.getClass());
    }
    // 2. 데이터 소스를 사용
    @Test
    void dataSourceDriverManager() throws SQLException {
        //DriverManagerDataSource - 항상 새로운 커넥션 획득
        DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL,
                USERNAME, PASSWORD);
        useDataSource(dataSource);
    }
    private void useDataSource(DataSource dataSource) throws SQLException {
        Connection con1 = dataSource.getConnection();
        Connection con2 = dataSource.getConnection();
        log.info("connection={}, class={}", con1, con1.getClass());
        log.info("connection={}, class={}", con2, con2.getClass());
    }
}

• DriverManager는 커넥션을 획득할 때 마다 URL , USERNAME , PASSWORD 같은 파라미터를 계속 전달해야 합니다. 반면에, DataSource 를 사용하는 방식은 처음 객체를 생성할 때만 필요한 파리미터를 넘겨두고, 커넥션을 획득할 때는 단순히 dataSource.getConnection() 만 호출하면 됩니다.

DataSource 예제2 - 커넥션 풀
이번에는 DataSource를 통해 커넥션 풀을 사용하는 예제를 알아보자.
ConnectionTest - 데이터소스 커넥션 풀 추가

	@Test
    void dataSourceConnectionPool() throws SQLException, InterruptedException {
        //커넥션 풀링: HikariProxyConnection(Proxy) -> JdbcConnection(Target)
        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
    }

-HikariCP 커넥션 풀을 사용한다. HikariDataSource 는 DataSource 인터페이스를 구현하고 있다.

• 커넥션 풀 최대 사이즈를 10으로 지정하고, 풀의 이름을 MyPool 이라고 지정했다.
• 커넥션 풀에서 커넥션을 생성하는 작업은 애플리케이션 실행 속도에 영향을 주지 않기 위해 별도의 쓰레드에서 작동한다. 별도의 쓰레드에서 동작하기 때문에 테스트가 먼저 종료되어 버린다. 예제처럼 Thread.sleep 을 통해 대기 시간을 주어야 쓰레드 풀에 커넥션이 생성되는 로그를 확인할 수 있다.

3. DataSource 적용

이번에는 애플리케이션에 DataSource를 적용해보자.

@Slf4j
public class MemberRepositoryV1 {
    // 데이터 소스 추가
    private final DataSource dataSource;

    public MemberRepositoryV1(DataSource dataSource) {
        this.dataSource = dataSource;
    }
    //save()...
	//findById()...
	//update()....
	//delete()....
    // close, getConnection 이거 두게 변경
    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. 이제 직접 만든 DBConnectionUtil 을 사용하지 않아도 된다.
  • DataSource 는 표준 인터페이스 이기 때문에 DriverManagerDataSource 에서
    HikariDataSource로 변경되어도 해당 코드를 변경하지 않아도 된다.
• JdbcUtils 편의 메서드
  • 스프링은 JDBC를 편리하게 다룰 수 있는 JdbcUtils라는 편의 메서드를 제공한다.
  • JdbcUtils를 사용하면 커넥션을 좀 더 편리하게 닫을 수 있다.

MemberRepositoryV1Test

@Slf4j
public class MemberRepositoryV1Test {
    // MemberRepositoryV0 repository = new MemberRepositoryV0();
    MemberRepositoryV1 repository;

    @BeforeEach
    void beforeEach() throws Exception {
        //기본 DriverManager - 항상 새로운 커넥션 획득(데이터소스는 이렇게 하지 않음)
        //DriverManagerDataSource dataSource =
        // new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
        //커넥션 풀링: HikariProxyConnection -> JdbcConnection
        HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource();
        dataSource.setJdbcUrl(URL);
        dataSource.setUsername(USERNAME);
        dataSource.setPassword(PASSWORD);
        repository = new MemberRepositoryV1(dataSource);
    }
    ... (c,r,u,d)

• MemberRepositoryV1은 DataSource의존관계 주입이 필요하다.