Spring Framework: Spring AOP

이전포스트에서 스프링에 대해서 조금 알아보았는데, 스프링의 핵심인 IoC/DI에 대해 이야기를 마쳤고, 추가로 AOP에 대해서 알아보려한다.

위의 이미지는 이전 포스트에서 언급한 스프링 모듈 사이의 상호 의존 관계를 나타내는 관계도이다. 모든 모듈이 핵심 컨테이너를 의존하는 것을 확인할 수 있었고, 그래서 스프링의 핵심 모듈로 소개했다. 하지만, 바로 옆의 AOP의 의존 관계도를 살펴보면 핵심 컨테이너만큼이나 중요하다는 것을 알 수 있었다.

AOP가 뭘까?

스프링은 내부에서 트랜잭션 관리, 캐싱, 보안 등의 선언적인 서비스를 구현하기 위해 AOP 프레임워크를 제공한다.
AOP(Aspect Oriented Programming)는 한글로 "관점 지향 프로그래밍" 라고 부르고 여러 클래스에 나뉜 책임을 Aspect(관점)이라 부르는 별도의 클래스에 캡슐화하는 접근 방식을 말한다.

그리고, 여러 클래스에 걸쳐 있는 책임은 Cross-Cutting Concern(횡단 관심사) 라고 부른다. (횡단 관심사의 예: 로깅(logging), 트랜잭션 관리, 캐싱, 보안 등)

횡단 관심사??

필자는 AOP에 대해 알아보려 했는데 횡단 관심사라는 이상하고 이해가지 않는 단어로 제동을 걸어왔다.
횡단 관심사의 예로 로깅, 트랜젝션 관리, 보안 등이있다고 했는데 이러한 다수의 모듈에서 반복적으로 나타나는 부분이 존재한다.
이 반복적인 부분을 횡단 관심이라 하는데, '반복적' 이라는 단어를 기억하고 아래의 설명을 보자.

위의 그림을 보고 이해가 가신다면, 이에 대해 이미 알고 있거나 Spring에 대해 짐작은 하는 수준일 것 같다.
필자는 이 그림을 보고 처음에 이해하지 못했다.

위의 그림을 보면 입금, 출금, 이체 부분에서 로깅, 보안, 트랜잭션과 같이 중복 코딩이 일어나는 부분을 횡단관심이라 이해하면 좋을 것 같다.

쉽게 예를 들어보기 위해 어느 남자와 여자의 하루를 통해 예를 들어보겠다.

// 남자1호의 하루
문을 열고 집에 들어간다.
컴퓨터로 게임을 한다.
소등하고 잔다.
문을 잠그고 집을 나선다.

! 예외: 집에 불이난다 - 119에 신고한다.

// 여자1호의 하루
문을 열고 집에 들어간다.
컴퓨터로 영화를 본다
소등하고 잔다.
문을 잠그고 집을 나선다.

! 예외: 집에 불이난다 - 119에 신고한다.

남자와 여자의 하루를 보았을 때, 어떤 부분이 중복으로 나타나는 횡단관심사항인지 알 수 있을 것이다.
위의 코드에서 빨간 박스의 부분이 횡단관심사항이 되고 파란 박스의 부분은 핵심관심사항이라고 하는데 핵심관심사항은 모듈별로 다르지만 모듈별로 중복 코딩이 일어나는 부분을 말한다.

많이 복잡하지만, 스프링 DI가 의존성(new)에 대한 주입이라면, AOP는 로직(code)에 대한 주입이라고 보면 이해하기 수월할 것 같다.

위의 코드와 이미지처럼 횡단관심사항을 Aspect로 모듈화하고 핵심적인 비즈니스 로직에서 분리하여 재사용하겠다는 것이 AOP의 취지인 것이다.

AOP 주요 용어

✅ 관점(Aspect)

• AOP의 기본 모듈로 싱글톤 형태의 객체로 존재한다.
• 여러 객체에 공통으로 적용되는 기능 (공통 기능)
• 어드바이스(Advice) + 포인트 컷(Point Cut)을 모듈화하여 애플리케이션에 포함되는 횡단 기능(Cross-cutting Concerns)을 말한다.
• 여러 개의 어드바이스와 포인트 컷이 존재한다.

Advice + PointCut = Aspect

✅ 어드바이스(Advice)

• 어드바이스는 타겟에 제공할 부가기능을 담고 있는 모듈
• Sping AOP에서만 사용되는 특별한 용어이다.

• Advice의 종류

  종류	Content
  Around	타겟의 메서드가 호출되기 이전(before) 시점과 이후(after)시점에 모두 처리해야 할 필요가 있는 부가 기능을 정의한다. 🚀 Joinpoint 앞과 뒤에서 실행되는 Advice
  Before	타겟의 메서드가 실행되기 이전(before) 시점에 처리해야 할 필요가 있는 부가기능을 정의한다. 🚀 Jointpoint 앞에서 실행되는 Advice
  After Returning	타겟의 메서드가 정상적으로 실행된 이후(after) 시점에 처리해야 할 필요가 있는 부가기능을 정의한다. 🚀 Jointpoint 메서드 호출이 정상적으로 종료된 뒤에 실행되는 Advice
  After Throwing	타겟의 메서드가 예외를 발생된 이후(after) 시점에 처리해야 할 필요가 있는 부가기능을 정의한다. 🚀 예외가 던져질 때 실행되는 Advice

✅ 타겟(Target)

• 핵심 기능을 담고 있는 모듈로 타겟은 부가기능을 부여할 대상이 된다.

✅ 포인트 컷(PointCut)

• 어드바이스를 적용할 타겟 메서드를 선별하는 정규표현식이다.
• 포인트 컷 표현식은 execution으로 시작하고 메서드의 Signature를 비교하는 방법을 주로 이용한다.

✅ 위빙(Weaving)

• 위빙은 포인트 컷에 의해서 결정된 타겟의 조인 포인트에 어드바이스(부가기능)를 삽입하는 과정을 뜻한다.
• 위빙은 AOP가 타겟(핵심 기능)의 코드에 영향을 주지 않으며 필요한 어드바이스를 추가할 수 있도록 하는 핵심적인 처리 과정을 말한다.

✅ 조인포인트(Joinpoint)

• 어드바이스가 적용될 수 있는 위치를 말한다.
• 타겟 객체가 구현한 인터페이스의 모든 메서드는 조인 포인트가 된다.
• Spring AOP 혹은 AspectJ에서 AOP가 적용되는 지점을 뜻하고 해당 지점을 AspectJ에서 JoinPoint라는 인터페이스로 나타낸다.

• JoinPoint 메서드

  Method	Content
  getArgs()	메서드 아규먼트를 반환한다.
  getThis()	프록시 객체를 반환한다.
  getTarget()	대상 객체를 반환한다.
  getSignature()	어드바이즈 또는 메서드의 설명(description)을 반환한다.
  toString()	어드바이즈 되는 메서드의 설명을 출력한다.

Proxy-based

스프링 AOP 프레임워크는 프록시 기반(Proxy-based)이다. 프록시는 AOP 프레임워크에 의해 호출하는 객체와 대상 객체 사이에 도입되는 중간 객체다.

스프링 AOP에서 대상 객체는 스프링 컨테이너에 등록된 빈 인스턴스이다.

아래의 다이어그램은 은행 서비스를 통해 로깅 Aspect의 log메서드를 서비스 객체에 어떻게 적용했는지를 보여준다.

실행 시점에서 프록시는 대상 객체 호출을 가로채고 대상 메서드에 적용할 어드바이스를 실행한다.
이 다이어그램은 BankAccountService(은행계좌서비스)와 FixedDepositService(정기예금서비스) 객체에 대한 프록시가 생성되어 각 메서드(여기서는 create~~) 호출을 가로챈다.

Proxy 생성

스프링 AOP를 사용할 때는 스프링의 ProxyFactoryBean을 사용해 프록시를 명시적으로 사용할 수 있고, 스프링이 AOP 프록시를 자동으로 생성하게 만들 수도 있다. AOP 프록시를 스프링 AOP가 자동으로 생성하는 경우를 자동 프록시 생성(AutoProxying)이라고 한다.

스프링 AOP 프레임워크는 JavaSE나 CGLIB을 기반으로 프록시를 생성한다.
대상 객체가 아무 인터페이스에도 구현하지 않는다면 스프링 AOP는 CGLIB기반 프록시를 생성하고 대상 객체가 하나 이상의 인터페이스를 구현한다면 JavaSE 기반의 프록시를 생성하게 된다.

✅ JavaSE: JavaSE는 자바 표준 라이브러리의 일부로 제공되는 동적 프록시 생성 기능이다. JavaSE 기반의 프록시는 대상 객체가 하나 이상의 인터페이스를 구현할 때 생성된다. 이는 대상 객체의 인터페이스를 따르는 프록시를 생성하여 대상 객체와 클라이언트 사이에 중개 역할을 수행한다.

✅ CGLIB: Code Generation Library의 약자로, 스프링 AOP에서 프록시를 생성하는 데 사용되는 라이브러리이다. 대상 객체가 어떠한 인터페이스도 구현하지 않을 경우, 스프링 AOP는 CGLIB 기반의 프록시를 생성한다. CGLIB는 상속을 통해 프록시 객체를 생성하기 때문에 대상 객체의 하위 클래스를 생성하고, 프록시 객체는 대상 객체의 기능을 상속받아서 사용한다.

🚀 간단히 말하면, JavaSE 기반의 프록시는 인터페이스를 기반으로 동작하며, CGLIB 기반의 프록시는 인터페이스 없이도 동작할 수 있다. 스프링 AOP는 대상 객체의 특성에 따라 적절한 프록시를 선택하여 생성한다.

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Reference

📚 배워서 바로 쓰는 스프링 프레임워크
👨🏻‍💻 여름나라겨울이야기님의 블로그: AOP - Aspect
👨🏻‍💻 새로비님의 블로그: 스프링 AOP 개념
👨🏻‍💻 "IT is True"님의 블로그: 스프링 AOP 용어 정리