객체지향 설계와 스프링

배경

• EJB 컨테이너를 대체할 스프링이 등장
• EJB 엔티티빈을 대체할 하이버네이트가 등장
• 하이버네이트를 거의 유사하게 만든것이 자바 표준 JPA 기술이 등장
  
  
  

스프링의 역사

• 로드 존슨 책 출간을 하면서 유겐 휠러, 얀 카로프가 로드 존슨에게 오픈 소스 프로젝트를 제안
• 스프링의 시작은 J2EE(EJB)라는 겨울을 넘어 새로운 시작이라는 뜻 스프링이라고 지어졌다
• XML 시작 -> 자바코드로 설정 -> 자바8 -> 스프링부트 출시

스프링이란

스프링 프레임워크

• 핵심기술: 스프링 DI 컨테이너, AOP, 이벤트, 기타
• 웹기술: 스프링MVC, 스프링 WebFlux
• 데이터 기술: 트랜잭션, JDBC, ORM지원, XML지원
• 기술통합: 캐시, 이메일, 원격접근, 스케줄링
• 테스트: 스프링 기반 테스트 지원
• 언어: 코틀린 그루비

스프링 부트

• 스프링을 편리하게 사용할 수 있도록 지원, 최근에는 기본으로 사용
• 단독으로 실행할 수 있는 스프링 애플리케이션을 쉽게 생성
• Tomcat같은 웹 서버를 내장해서 별도의 웹서버를 설치하지 않아도 된다
• 손쉬운 빌드 구성을 위한 starter 종속성 제공
• 외부 랄이브러리 자동 구성

'스프링'이라는 단어

• 스프링이라는 단어는 문맥에 따라 다르게 사용된다
• 스프링 DI 컨테이너 기술
• 스프링 프레임워크
• 스프링부트, 스프링 프레임워크 등을 모두 포함한 스프링 생태계이다
  
  

스프링의 핵심 개념

• 스프링은 자바 언어 기반의 프레임워크
• 자바 언어의 가장 큰 특징은 객체지향 언어이다
• 스프링은 객체지향 언어가 가진 강력한 특징을 살려내는 프레임워크다
• 스프링은 좋은 객체 지향 애플리케이션을 개발할 수 있게 도와주는 프레임워크이다

객체지향

객체지향의 특징

• 추상화, 캡슐화, 상속, 다형성

다형성의 실세계 비유

• 역할과 구현으로 세상을 구분한다
• 자동차와 운전자가 있다. 운전자는 자동차를 여러대 가지고있다. 여기서 운전자는 K3, 아반떼, 테슬라로 바꿔서 타도 자동차의 역할은 그대로이다. 다른 자동차를 타도 역할은 그대로이기 때문에 영향을 주지 않는다. 새로운 자동차가 나와도 클라이언트는 바꿀 필요가 없다
• 공연무대가 있고 로미오역할과 줄리엣 역할이 있다. 배우는 대체가 가능하다. 로미오와 줄리엣의 역할만 있을뿐이다. 다형성은 서로 영향을 주지 않기 때문에 변경 가능하다. 대체가 가능하다. 즉 유연하다.
  

역할과 구현을 분리

역할과 구현으로 구분하면 세상이 단순해지고, 유연해지며 변경도 편리하다.

다형성의 장점

• 클라이언트는 대상의 역할(인터페이스)만 알면 된다.
• 클라이언트는 구현 대상의 내부 구조를 몰라도 된다.
• 클라이언트는 구현 대상의 내부 구조가 변경되어도 영향을 받지 않는다.
• 클라이언트는 구현 대상 자체를 변경해도 영향을 받지 않는다.

자바언어에서 역할과 구현을 분리

• 역할 = 인터페이스
• 구현 = 인터페이스를 구현한 클래스, 구현 객체
• 객체를 설계할 때 역할과 구현을 명확히 분리
• 객체 설계시 역할(인터페이스)을 먼저 부여하고, 그 역할을 수행하는 구현 객체 만들기

다형성의 본질

• 인터페이스를 구현한 객체 인스턴스를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다.
• 다형성의 본질을 이해하려면 협력이라는 객체사이의 관계에서 시작해야한다.
• 클라이언트를 변경하지 않고, 서버의 구현 기능을 유연하게 변경할 수 있다.

SOLID 좋은 객체지향 설계

• SRP: 단일 책임 원칙(single responsibility principle)
• OCP: 개방-폐쇄 원칙 (Open/closed principle)
• LSP: 리스코프 치환 원칙 (Liskov substitution principle)
• ISP: 인터페이스 분리 원칙 (Interface segregation principle)
• DIP: 의존관계 역전 원칙 (Dependency inversion principle)

SRP 단일 책임 원칙

• 한 클래스는 하나의 책임만 가져야 한다
• 하나의 책임이라는 것은 모호하다
• 중요한 기준은 변경. 변경이 있을때 파급효과가 적도록 해야함

OCP 개방-폐쇄 원칙

• 소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나 변경에는 닫혀 있어야 한다.
• 다형성을 사용
• 인터페이스를 구현한 새로운 클래스를 하나 만들어서 새로운 기능을 구현한다

  개방 폐쇄 원칙의 문제점

  • 구현 객체를 변경하려면 클라이언트 코드를 변경해야 한다
  • 분면 다형성을 사용했지만 OCP 원칙을 지킬 수 없다
  • 객체를 생성하고, 연관관계를 맺어주는 별도의 조립, 설정자가 필요하다

LSP 리스코프 치환 원칙

• 프로그램 객체는 프로그램의 정확성을 깨트리지 않으면서 하위 타입의 인스턴스로 바꿀 수 있어야 한다.
• 다형성에서 하위 클래스는 인터페이스 규약을 다 지켜야 한다는 것. 다형성을 지원하기 위한 원칙, 인터페이스를 구현한 구현체를 믿고 사용하려면, 이 원칙이 필요하다.

ISP 인터페이스 분리 원칙

• 특정 클라이언트를 위한 인터페이스 여러개가 범용 인터페이스 하나보다 낫다
• 자동차 인터페이스 -> 운전 인터페이스, 정비 인터페이스로 분리
• 사용자 클라이언트 -> 운전자 클라이언트, 정비사 클라이언트로 분리
• 분리하면 정비 인터페이스 자체가 변해도 운전자 클라이언트에 영향을 주지 않음
• 인터페이스가 명확해지고 대체 가능성이 높아진다.

DIP 의존관계 역전 원칙

• 구현 클래스에 의존하지 말고, 인터페이스에 의존하라는 뜻
• 역할에 의존하게 해야한다. 객체도 세상도 클라이언트가 인터페이스에 의존해야 유연하게 구현체를 변경할 수 있다. 구현체에 의존하게 되면 변경이 어려워진다.

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스프링 핵심 원리 이해

Case1 : 회원 도메인 설계

• MemberRepository

public interface MemberRepository {
    //회원 저장
    void save(Member member);
    //회원 조회
    Member findById(Long memberId);
}

• MemoryMemberRepository

public class MemoryMemberRepository implements MemberRepository{

    //저장소
    private static Map<Long, Member> store = new HashMap<>();

    @Override
    public void save(Member member) {
        store.put(member.getId(), member);
    }

    @Override
    public Member findById(Long memberId) {
        return store.get(memberId);
    }
}

• MemberService

public interface MemberService {
    // 회원가입
    void join(Member member);
    // 회원조회
    Member findMember(Long memberId);
}

• MemberSerivceImpl

//MemberServiceImpl이 구현체(MemoryMemberRepository)를 의존
// 추상화(MemberRepository)에도 의존, 구화에도 의존한다
public class MemberServiceImpl implements MemberService{
    // 다형성: MemberRepository 인터페이스가 아닌 구현된 MemberMemberRepository가 오버라이딩된다
                                                        //실제 할당하는 부분이 구현체를 의존한 => DIP 위반
    private final MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();

    @Override
    public void join(Member member) {
        memberRepository.save(member);
    }

    @Override
    public Member findMember(Long memberId) {
        return memberRepository.findById(memberId);
    }
}

해당 케이스의 문제점은 MemberServiceImpl클래스가 MemberRepository와 MemoryMemberRepository에 의존한다는 것이다. 추상화와 구체화에도 의존을 하게 되어 DIP의존관계 역전의 원칙에 위반된다.

Case2 : 주문과 할인 도메인 설계

도메인 설계시 역할과 구현체를 분리하도록 하자
1. 해당 도메인의 기능 명세화
2. 역할부분을 구조도로 만들기
3. 역할과 구현체를 분리하여 구조도 만들기

• OrderServiceImpl

public class OrderServiceImpl implements OrderService{

    private final MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();
    private final DiscountPolicy discountPolicy = new FixDiscountPolicy();

    @Override
    public Order createOrder(Long memberId, String itemName, int itemPrice) {
        //대상 멤버를 찾는다
        Member member = memberRepository.findById(memberId);
        //멤버와 상품을 주문한다 {할인에 대한 부분은 그냥 넘김 = 단일책임정책}
        int discountPrice = discountPolicy.discount(member, itemPrice);
        return new Order(memberId, itemName, itemPrice, discountPrice);
    }
}

• 클라이언트인 OrderServiceImpl 이 DiscountPolicy 인터페이스 뿐만 아니라 FixDiscountPolicy 인 구체 클래스도 함께 의존하고 있다. 실제 코드를 보면 의존하고 있다 DIP 읜존관계 역전원칙 위반
• 다른 RateDiscountPolicy로 변경을해도 OCP위반 개방 폐쇄원칙 - 클라이언트 코드도 변경해야한다

해결방안

이 문제를 해결하려면 누군가가 클라이언트인 OrderServiceImpl 에 DiscountPolicy 의 구현 객체를 대신 생성하고 주입해주어야 한다.
즉 관심사 분리를 해야한다.

AppConfig등장

애플리케이션의 전체 동작 방식을 구성(config)하기 위해, 구현 객체를 생성하고, 연결하는 책임을 가지는 별도의 설정 클래스

• AppConfig는 애플리케이션의 실제 동작에 필요한 '구현객체를 생성'한다
• AppConfig는 생성한 객체 인스턴스의 참조(레퍼런스)를 생성자를 통해서 주입(연결)해준다

• 객체의 생성과 연결은 AppConfig 가 담당한다.
• DIP 완성: MemberServiceImpl 은 MemberRepository 인 추상에만 의존하면 된다. 이제 구체 클래스를 몰라도 된다.
• 관심사의 분리: 객체를 생성하고 연결하는 역할과 실행하는 역할이 명확히 분리되었다.

//todo: 어플리케이션에 대한 환경구성을 설정한다
public class AppConfig {

    // AppConfig를 통해서 MemberService를 호출시
    // MembeService의 구현체 생성, 이때 MemoryMemberRepository가 할당이 된다
    //여기서 MemoryMemeberRepository에는 구현체가 없다
   public MemberService memberService(){
       //1, 구현체 생성 (new MemoryMemberRepository)
       //2. 생성된 것의 주솟값과 MemberServiceImpl이 생성될때 주입된다
       return new MemberServiceImpl(new MemoryMemberRepository());
   }

   public OrderService orderService(){
       return new OrderServiceImpl(
               new MemoryMemberRepository(),
               new FixDiscountPolicy());
   }

}

• appConfig 객체는 memoryMemberRepository 객체를 생성하고 그 참조값을 memberServiceImpl 을 생성하면서 생성자로 전달한다.
• 클라이언트인 memberServiceImpl 입장에서 보면 의존관계를 마치 외부에서 주입해주는 것 같다고 해서 DI(Dependency Injection) 우리말로 의존관계 주입 또는 의존성 주입이라 한다.
  

정리

SRP 단일 책임 원칙
한 클래스는 하나의 책임만 가져야 한다.
DIP 의존관계 역전 원칙
프로그래머는 “추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다.” 의존성 주입은 이 원칙을 따르는 방법 중 하나다.
OCP
소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나 변경에는 닫혀 있어야 한다

제어의 역전IOC- Inversion of Control

AppConfig가 등장한 이후에 구현 객체는 자신의 로직을 실행하는 역할만 담당한다. 프로그램의 제어 흐름은 이제 AppConfig가 가져간다.프로그램에 대한 제어 흐름에 대한 권한은 모두 AppConfig가 가지고 있다. 이렇듯 프로그램의 제어 흐름을 직접 제어하는 것이 아니라 외부에서 관리하는 것을 제어의 역전(IoC)이라 한다.

의존관계 주입 DI-Dependency Injection

의존관계는 정적인 클래스 의존 관계와, 실행 시점에 결정되는 동적인 객체(인스턴스) 의존 관계 둘을 분리해서 생각해야 한다.

• 의존관계 주입을 사용하면 클라이언트 코드를 변경하지 않고, 클라이언트가 호출하는 대상의 타입 인스턴스를 변경할 수 있다.
• 의존관계 주입을 사용하면 정적인 클래스 의존관계를 변경하지 않고, 동적인 객체 인스턴스 의존관계를 쉽게 변경할 수 있다.

IoC 컨테이너, DI 컨테이너

• AppConfig 처럼 객체를 생성하고 관리하면서 의존관계를 연결해 주는 것을 IoC 컨테이너 또는 DI 컨테이너라 한다.
• 의존관계 주입에 초점을 맞추어 최근에는 주로 DI 컨테이너라 한다.
  또는 어샘블러, 오브젝트 팩토리 등으로 불리기도 한다.

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컨테이너와 스프링 빈

• ApplicationContext 를 스프링 컨테이너라 한다.
• ApplicationContext 는 인터페이스이다.
  
  
  빈 이름은 항상 다른 이름을 부여해야 한다. 같은 이름을 부여하면, 다른 빈이 무시되거나, 기존 빈을 덮어버리거나 설정에 따라 오류가 발생한다.
  

싱글톤 컨테이너

스프링은 기업용 온라인 서비스를 지원하기 위해 탄생했다
하지만 서비스가 사용될 때마다 객체가 무수히 생기게 되어 자원낭비가 되었다.

싱글톤 패턴

클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴이다. 그래서 객체 인스턴스를 2개 이상 생성하지 못하도록 막아야 한다. private 생성자를 사용해서 외부에서 임의로 new 키워드를 사용하지 못하도록 막아야 한다.

• 싱글톤 패턴 예제
  
• 외부에서 객체 생성을 못한다는 것을 알 수 있다
  
  
  

싱글톤 패턴 문제점

• 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
• 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다. DIP를 위반한다.
• 클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다. 테스트하기 어렵다.
• 내부 속성을 변경하거나 초기화 하기 어렵다.
• private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다.
• 결론적으로 유연성이 떨어진다.
• 안티패턴으로 불리기도 한다.

싱글톤 컨테이너

• 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤(1개만 생성)으로 관리한다.
• 스프링 컨테이너는 싱글턴 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
• 스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 한다. 이렇게 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라 한다.
  

싱글톤 방식의 주의점

싱글톤 패턴이든, 스프링 같은 싱글톤 컨테이너를 사용하든, 객체 인스턴스를 하나만 생성해서 공유하는 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체는 상태를 유지(stateful)하게 설계하면 안된다.

무상태(stateless)로 설계해야 한다

• 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안된다.
• 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안된다
• 가급적 읽기만 가능해야 한다.
• 필드 대신에 자바에서 공유되지 않는, 지역변수, 파라미터, - - -- ThreadLocal 등을 사용해야 한다.

컴포넌트 스캔

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의존관계 자동 주입

빈 생명주기 콜백

빈 스코프