[Spring] 커넥션풀과 데이터소스 이해

커넥션 풀 이해

커넥션 풀 이해

데이터베이스 커넥션을 획득할 때는 다음과 같은 복잡한 과정을 거친다.

1. 애플리케이션 로직은 DB 드라이버를 통해 커넥션을 조회한다.
2. DB 드라이버는 DB와 TCP/IP 커넥션을 연결한다.
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 커넥션을 새로 만드는 것은 과정도 복잡하고 시간도 많이 많이 소모되는 일이다.
진짜 문제는 고객이 애플리케이션을 사용할 때 SQL을 실행하는 시간 뿐만 아니라 커넥션을 새로 만드는 시간이 추가되기 때문에 결과적으로 응답 속도에 영향을 준다.

이런 문제를 한번에 해결하는 아이디어가 바로 커넥션을 미리 생성해두고 사용하는 커넥션 풀이라는 방법이다.

애플리케이션을 시작하는 시점에 커넥션 풀은 필요한 만큼 커넥션을 미리 확보해서 풀에 보관한다.

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.
• 커넥션을 모두 사용하고 나면 이제는 커넥션을 종료하는 것이 아니라, 다음에 다시 사용할 수 있도록 해당 커넥션을 그대로 커넥션 풀에 반환하면 된다.

DataSource 이해

DataSource 이해

커넥션을 얻는 방법은 앞서 학습한 JDBC DriverManager 를 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 커넥션 풀을 사용하도록 변경하면 커넥션을 획득하는 애플리케이션 코드도 함께 변경해야 한다.

커넥션을 획득하는 방법을 추상화

• 자바에서는 이런 문제를 해결하기 위해 javax.sql.DataSource 라는 인터페이스를 제공한다.
• DataSource 는 커넥션을 획득하는 방법을 추상화 하는 인터페이스이다.

DataSource 예제1 - DriverManager

DataSource 예제1 - DriverManager

먼저 기존에 개발했던 DriverManager 를 통해서 커넥션을 획득하는 방법을 확인해보자.
ConnectionTest - 드라이버 매니저

package hello.jdbc.connection;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource;

import javax.sql.DataSource;
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;

import static hello.jdbc.connection.ConnectionConst.*;

@Slf4j
public class ConnectionTest {

  @Test
  void driverManger() 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());
  }

이번에는 스프링이 제공하는 DataSource 가 적용된 DriverManager 인 DriverManagerDataSource 를 사용해보자.

ConnectionTest - 데이터소스 드라이버 매니저 추가

  @Test
  void driverManger() 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 dataSourceManger() 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();
  }

파라미터 차이
기존 DriverManager 를 통해서 커넥션을 획득하는 방법과 DataSource 를 통해서 커넥션을 획득하는 방법에는 큰차이가 있다.

DriverManager

DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD)
DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD)

• DriverManager 는 커넥션을 획득할 때 마다 URL , USERNAME , PASSWORD 같은 파라미터를 계속 전달해야한다.

DataSource

  void dataSourceManger() 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();
  }

• DataSource 를 사용하는 방식은 처음 객체를 생성할 때만 필요한 파리미터를 넘겨두고, 커넥션을
  획득할 때는 단순히 dataSource.getConnection() 만 호출하면 된다.

설정과 사용의 분리

• 설정: DataSource 를 만들고 필요한 속성들을 사용해서 URL , USERNAME , PASSWORD 같은 부분을 입력하는
  것을 말한다. 이렇게 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.

DataSource 예제2 - 커넥션 풀

DataSource 예제2 - 커넥션 풀

ConnectionTest - 데이터소스 커넥션 풀 추가

  @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. HikariDataSource 는 DataSource 인터페이스를 구현하고 있다.
• 커넥션 풀 최대 사이즈를 10으로 지정하고, 풀의 이름을 MyPool 이라고 지정했다.

DataSource 적용

DataSource 적용

MemberRepositoryV1

  private final DataSource dataSource;

  public MemberRepositoryV1(DataSource dataSource) {
    this.dataSource = dataSource;
  }
  
  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("getConnection ={}, class={}", con, con.getClass());
    return con;
  }
  

• DataSource 의존관계 주입

  • 외부에서 DataSource 를 주입 받아서 사용한다.
  • DataSource 는 표준 인터페이스 이기 때문에 DriverManagerDataSource 에서
    HikariDataSource로 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.

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.setPassword(PASSWORD);

    repository = new MemberRepositoryV1(dataSource);
  }

MemberRepositoryV1 은 DataSource 의존관계 주입이 필요하다.

DriverManagerDataSource 사용

get connection=conn0: url=jdbc:h2:.. user=SA class=class
org.h2.jdbc.JdbcConnection
get connection=conn1: url=jdbc:h2:.. user=SA class=class
org.h2.jdbc.JdbcConnection
get connection=conn2: url=jdbc:h2:.. user=SA class=class
org.h2.jdbc.JdbcConnection
get connection=conn3: url=jdbc:h2:.. user=SA class=class
org.h2.jdbc.JdbcConnection
get connection=conn4: url=jdbc:h2:.. user=SA class=class
org.h2.jdbc.JdbcConnection
get connection=conn5: url=jdbc:h2:.. user=SA class=class
org.h2.jdbc.JdbcConnection

• DriverManagerDataSource 를 사용하면 conn0~5 번호를 통해서 항상 새로운 커넥션이 생성되어서 사용되는 것을 확인할 수 있다.

HikariDataSource 사용

get connection=HikariProxyConnection@xxxxxxxx1 wrapping conn0: url=jdbc:h2:...user=SA
get connection=HikariProxyConnection@xxxxxxxx2 wrapping conn0: url=jdbc:h2:...user=SA
get connection=HikariProxyConnection@xxxxxxxx3 wrapping conn0: url=jdbc:h2:...user=SA
get connection=HikariProxyConnection@xxxxxxxx4 wrapping conn0: url=jdbc:h2:...user=SA
get connection=HikariProxyConnection@xxxxxxxx5 wrapping conn0: url=jdbc:h2:...user=SA
get connection=HikariProxyConnection@xxxxxxxx6 wrapping conn0: url=jdbc:h2:...user=SA

• 커넥션 풀 사용시 conn0 커넥션이 재사용 된 것을 확인할 수 있다.
• 테스트는 순서대로 실행되기 때문에 커넥션을 사용하고 다시 돌려주는 것을 반복한다. 따라서 conn0 만 사용된다.
• 웹 애플리케이션에 동시에 여러 요청이 들어오면 여러 쓰레드에서 커넥션 풀의 커넥션을 다양하게 가져가는 상황을 확인할 수 있다.