커넥션 풀
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 추가 되기 때문에 결과적으로 응답 속도에 영향을 준다. 이것은 사용자에게 좋지 않은 경험을 줄 수 있다.
데이터베이스마다 커넥션을 생성하는 시간은 다르다. 시스템 상황마다 다르지만 MySQL 계열은 수 ms(밀 리초) 정도로 매우 빨리 커넥션을 확보할 수 있다. 반면에 수십 밀리초 이상 걸리는 데이터베이스들도 있다.
이런 문제를 한번에 해결하는 아이디어가 바로 커넥션을 미리 생성해두고 사용하는 커넥션 풀이라는 방법이다. 커넥션 풀은 이름 그대로 커넥션을 관리하는 풀(수영장 풀을 상상하면 된다.)이다.
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 풀에 들어 있는 커넥션은 TCP/IP로 DB와 커넥션이 연결되어 있는 상태이기 때문에 언제든지 즉시 SQL을 DB에 전달할 수 있다.
- 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 커넥션 을 그대로 커넥션 풀에 반환하면 된다. 여기서 주의할 점은 커넥션을 종료하는 것이 아니라 커넥션이 살아있는 상 태로 커넥션 풀에 반환해야 한다는 것이다.
정리
- 적절한 커넥션 풀 숫자는 서비스의 특징과 애플리케이션 서버 스펙, DB 서버 스펙에 따라 다르기 때문에 성능 테 스트를 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, 사용도 편리하고 성능도 뛰어난 오픈소스 커넥션 풀 이 많기 때문에 오픈소스를 사용하는 것이 좋다.
- 대표적인 커넥션 풀 오픈소스는
commons-dbcp2,tomcat-jdbc pool,HikariCP등이 있다. - 성능과 사용의 편리함 측면에서 최근에는
hikariCP를 주로 사용한다. 스프링 부트 2.0 부터는 기본 커넥션 풀 로hikariCP를 제공한다. 성능, 사용의 편리함, 안전성 측면에서 이미 검증이 되었기 때문에 커넥션 풀을 사용 할 때는 고민할 것 없이hikariCP를 사용하면 된다. 실무에서도 레거시 프로젝트가 아닌 이상 대부분
hikariCP를 사용한다.
DataSource 이해
커넥션을 얻는 방법은 앞서 학습한 JDBC DriverManager 를 직접 사용하거나, 커넥션 풀을 사용하는 등 다양한 방법이 존재한다.
커넥션을 획득하는 다양한 방법
우리가 앞서 JDBC로 개발한 애플리케이션 처럼 DriverManager 를 통해서 커넥션을 획득하다가, 커넥션 풀을 사용하는 방법으로 변경하려면 어떻게 해야할까?
문제
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. 물론 둘의 사용법도 조금씩 다를 것이다.
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. (다른 일부 기능도 있지만 크게 중요하지 않다.)
DataSource 핵심 기능만 축약
public interface DataSource {
Connection getConnection() throws SQLException;
}정리
- 대부분의 커넥션 풀은
DataSource인터페이스를 이미 구현해두었다. 따라서 개발자는DBCP2 커넥션 풀,HikariCP 커넥션 풀의 코드를 직접 의존하는 것이 아니라DataSource인터페이스에만 의존하도록 애플리 케이션 로직을 작성하면 된다. - 커넥션 풀 구현 기술을 변경하고 싶으면 해당 구현체로 갈아끼우기만 하면 된다.
DriverManager는DataSource인터페이스를 사용하지 않는다. 따라서DriverManager는 직접 사용해 야 한다. 따라서DriverManager를 사용하다가DataSource기반의 커넥션 풀을 사용하도록 변경하면 관련 코드를 다 고쳐야 한다. 이런 문제를 해결하기 위해 스프링은DriverManager도DataSource를 통해서 사 용할 수 있도록DriverManagerDataSource라는DataSource를 구현한 클래스를 제공한다.- 자바는
DataSource를 통해 커넥션을 획득하는 방법을 추상화했다. 이제 애플리케이션 로직은DataSource인터페이스에만 의존하면 된다. 덕분에DriverManagerDataSource를 통해서DriverManager를 사용 하다가 커넥션 풀을 사용하도록 코드를 변경해도 애플리케이션 로직은 변경하지 않아도 된다
DataSource 예제 - DriverManager
@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());
}
@Test
void dataSourceDriverManager() throws SQLException {
//DriverManagerDataSource - 항상 새로운 커넥션을 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());
}DriverManager 는 커넥션을 획득할 때 마다 URL , USERNAME , PASSWORD 같은 파라미터를 계속 전달해야 한다. 반면에 DataSource 를 사용하는 방식은 처음 객체를 생성할 때만 필요한 파리미터를 넘겨두고, 커넥션을 획득할 때는 단순히 dataSource.getConnection() 만 호출하면 된다.
설정과 사용의 분리
- 설정:
DataSource를 만들고 필요한 속성들을 사용해서URL,USERNAME,PASSWORD같은 부분을 입력하는 것을 말한다. 이렇게 설정과 관련된 속성들은 한 곳에 있는 것이 향후 변경에 더 유연하게 대처할 수 있다. - 사용: 설정은 신경쓰지 않고,
DataSource의getConnection()만 호출해서 사용하면 된다.
설정과 사용의 분리 설명
- 이 부분이 작아보이지만 큰 차이를 만들어내는데, 필요한 데이터를
DataSource가 만들어지는 시점에 미리 다 넣어두게 되면,DataSource를 사용하는 곳에서는dataSource.getConnection()만 호출하면 되므로,
URL,USERNAME,PASSWORD같은 속성들에 의존하지 않아도 된다. 그냥DataSource만 주입받아서
getConnection()만 호출하면 된다. - 쉽게 이야기해서 리포지토리(Repository)는
DataSource만 의존하고, 이런 속성을 몰라도 된다. - 애플리케이션을 개발해보면 보통 설정은 한 곳에서 하지만, 사용은 수 많은 곳에서 하게 된다.
- 덕분에 객체를 설정하는 부분과, 사용하는 부분을 좀 더 명확하게 분리할 수 있다.
DataSource 예제 - Connection Pool
이번에는 DataSource 를 통해 커넥션 풀을 사용하는 예제를 알아보자.
@Test
void dataSourceConnectionPool() throws SQLException, InterruptedException {
//커넥션 풀링
HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource();
dataSource.setJdbcUrl(URL);
dataSource.setUsername(USERNAME);
dataSource.setPassword(PASSWORD);
dataSource.setMaximumPoolSize(10);
dataSource.setPoolName("MyPool");
useDataSource(dataSource);
Thread.sleep(1000);
}- HikariCP 커넥션 풀을 사용한다.
HikariDataSource는DataSource인터페이스를 구현하고 있다. - 커넥션 풀 최대 사이즈를 10으로 지정하고, 풀의 이름을
MyPool이라고 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.sleep을 통해 대기 시간을 주어야 쓰레드 풀에 커넥션이 생성되는 로그를 확인할 수 있다.
HikariConfig
HikariCP 관련 설정을 확인할 수 있다. 풀의 이름( MyPool )과 최대 풀 수( 10 )을 확인할 수 있다.
MyPool connection adder
별도의 쓰레드 사용해서 커넥션 풀에 커넥션을 채우고 있는 것을 확인할 수 있다. 이 쓰레드는 커넥션 풀에 커넥션을 최 대 풀 수( 10 )까지 채운다.
그렇다면 왜 별도의 쓰레드를 사용해서 커넥션 풀에 커넥션을 채우는 것일까?
커넥션 풀에 커넥션을 채우는 것은 상대적으로 오래 걸리는 일이다. 애플리케이션을 실행할 때 커넥션 풀을 채울 때 까 지 마냥 대기하고 있다면 애플리케이션 실행 시간이 늦어진다. 따라서 이렇게 별도의 쓰레드를 사용해서 커넥션 풀을 채 워야 애플리케이션 실행 시간에 영향을 주지 않는다.
커넥션 풀에서 커넥션 획득
커넥션 풀에서 커넥션을 획득하고 그 결과를 출력했다. 여기서는 커넥션 풀에서 커넥션을 2개 획득하고 반환하지는 않았다. 따라서 풀에 있는 10개의 커넥션 중에 2개를 가지고 있는 상태이다. 그래서 마지막 로그를 보면 사용중인 커넥션
active=2 , 풀에서 대기 상태인 커넥션 idle=8 을 확인할 수 있다.
MyPool - After adding stats (total=10, active=2, idle=8, waiting=0)
10개이상을 획득하면 그 때부터는 블락이 되고 웨이팅 상태가 된다.
애플리케이션 적용
@Slf4j
@RequiredArgsConstructor
public class MemberRepositoryV1 {
private final DataSource dataSource;
public Member save(Member member) throws SQLException {
String sql = "insert into member(member_id, money) values (?, ?)";
Connection con = null;
PreparedStatement pstmt = null;
try {
con = getConnection();
pstmt = con.prepareStatement(sql);
pstmt.setString(1, member.getMemberId());
pstmt.setInt(2, member.getMoney());
pstmt.executeUpdate();
return member;
} catch (SQLException e) {
log.error("db error", e);
throw e;
} finally {
close(con, pstmt, null);
}
}
public Member findById(String memberId) throws SQLException {
String sql = "select * from member where member_id = ?";
Connection con = null;
PreparedStatement pstmt = null;
ResultSet rs = null;
try {
con = getConnection();
pstmt = con.prepareStatement(sql);
pstmt.setString(1, memberId);
rs = pstmt.executeQuery();
if (rs.next()) {
Member member = new Member();
member.setMemberId(rs.getString("member_id"));
member.setMoney(rs.getInt("money"));
return member;
} else {
throw new NoSuchElementException("member not found memberId=" + memberId);
}
} catch (SQLException e) {
log.error("db error", e);
throw e;
} finally {
close(con, pstmt, rs);
}
}
public void update(String memberId, int money) throws SQLException {
String sql = "update member set money=? where member_id=?";
Connection con = null;
PreparedStatement pstmt = null;
try {
con = getConnection();
pstmt = con.prepareStatement(sql);
pstmt.setInt(1, money);
pstmt.setString(2, memberId);
int resultSize = pstmt.executeUpdate();
log.info("resultSize={}", resultSize);
} catch (SQLException e) {
log.error("db error", e);
throw e;
} finally {
close(con, pstmt, null);
}
}
public void delete(String memberId) throws SQLException {
String sql = "delete from member where member_id=?";
Connection con = null;
PreparedStatement pstmt = null;
try {
con = getConnection();
pstmt = con.prepareStatement(sql);
pstmt.setString(1, memberId);
pstmt.executeUpdate();
} catch (SQLException e) {
log.error("db error", e);
throw e;
} finally {
close(con, pstmt, null);
}
}
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;
}
}
DataSource를 DI 받는다.
DriverManagerDataSource도 DataSouce를 상속받고 있기 때문에 다형성에 아주 좋다
Hikari로 바꾸어도 인터페이스에 의존하고 있기 때문에 애플리케이션 코드는 수정하지 않아도 된다.
이제 테스트를 해보자
@Slf4j
class MemberRepositoryV1Test {
MemberRepositoryV1 repository;
@BeforeEach
void beforeEach() {
//기본 DriverManager - 항상 새로운 커넥션을 획득
// DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
//커넥션 풀링
HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource();
dataSource.setJdbcUrl(URL);
dataSource.setUsername(USERNAME);
dataSource.setPoolName(PASSWORD);
repository = new MemberRepositoryV1(dataSource);
}
@Test
void crud() throws SQLException {
//save
Member member = new Member("memberV100", 10000);
repository.save(member);
//findById
Member findMember = repository.findById(member.getMemberId());
log.info("findMember={}", findMember);
assertThat(findMember).isEqualTo(member);
//update: money: 10000 -> 20000
repository.update(member.getMemberId(), 20000);
Member updatedMember = repository.findById(member.getMemberId());
assertThat(updatedMember.getMoney()).isEqualTo(20000);
//delete
repository.delete(member.getMemberId());
assertThatThrownBy(() -> repository.findById(member.getMemberId()))
.isInstanceOf(NoSuchElementException.class);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}테스트를 해보면 DriverManagerDataSource를 사용할 때는 @BeforeEach에 의해서 각 테스트 때마다 새로운 커넥션을 사용하지만 커넥션 풀을 사용할 때는 매번 같은 커넥션을 사용하는 것을 볼 수 있다.
인스턴스 주소는 다르지만 커넥션은 같다.
DI
DriverManagerDataSource HikariDataSource 로 변경해도 MemberRepositoryV1 의 코드는 전혀 변
경하지 않아도 된다. MemberRepositoryV1 는 DataSource 인터페이스에만 의존하기 때문이다. 이것이 DataSource 를 사용하는 장점이다.(DI + OCP)
