[핵심원리][1] 객체 지향 설계와 스프링

kiteB·2021년 8월 16일
EJBHibernateSOLIDSpringTIL객체 지향 프로그래밍다형성오버라이딩오버로딩
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Spring 강의노트

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[ 강의 소개 ]

로드맵의 두 번째 강의는 스프링 핵심 원리 - 기본편이다.

스프링 입문자가 예제를 만들어가면서 스프링의 핵심 원리를 이해하고,
스프링 기본기를 확실히 다질 수 있는 강의이다.

[ 이야기 - 자바 진영의 추운 겨울과 스프링의 탄생 ]

스프링이 만들어진 이유에 대해 알아보자.

이 이유에 대해 제대로 알기 위해 스프링이 없던 시절로 돌아가보자!


1. EJB

스프링이 없던 시절, 자바로 애플리케이션을 개발하는 방법은 바로 EJB을 이용하는 것이었다.

EJB란 Enterprise 개발을 단순화하기 위해 발표한 스펙으로,
지금으로 따지자면 스프링, JPA 등을 다 합쳐놓은 프레임워크라고 생각하면 된다.

하지만 EJB는 다음과 같은 단점으로 인해 EJB 지옥이라는 표현까지 있을 정도로 개발하기 힘들었다고 한다.

  • 학습에 많은 시간이 필요했다.
  • 개발 및 유지보수가 어려워서 개발자들에게 매우 힘든 기술이었다.
  • 사용 비용도 매우 비쌌다.

📌 EJB에 대한 자세한 설명은 여기 참고!


2. Spring과 Hibernate의 등장

EJB에 대해 불만이 있던 개발자 두 명이 나타나서 Spring과 Hibernate을 개발하였다.

✅ Spring

  • 2002년에 로드 존슨(Rod Johnson)이 EJB 없이도 충분히 고품질의 확장 가능한 애플리케이션을 개발할 수 있음을 보여주는 책을 출간하였다.
  • 30,000 라인 이상의 기반 기술을 예제 코드로 선보였는데,
    여기에 지금의 스프링 핵심 개념과 기반 코드가 들어가 있다.
    (BeanFactory, ApplicationContext, POJO, 제어의 역전, 의존관계 주입 등)
  • 책 출간 직후 유겐 휠러(Juergen Hoeller), 얀 카로프(Yann Caroff)가 로드 존슨에게 오픈소스 프로젝트를 제안했으며, 스프링의 핵심 코드의 상당수는 유겐 휠러가 지금도 개발 중이다.
  • Spring 이름은 전통적인 J2EE(EJB)라는 겨울을 넘어 새로운 시작이라는 뜻이다.

✅ Hibernate

  • 개빈 킹(Gavin King)이 EJB 엔티티빈을 대체하기 위해 만든 것이다.
  • 개발자들이 EJB 엔티티빈이 아닌 하이버네이트를 사용하기 시작하자,
    이 개빈 킹을 데려와서 자바표준인 JPA를 만들어 냈다.

[ 스프링이란? ]

💡 스프링은 여러 가지 기술들의 모임이다.

스프링 프레임워크는 스프링의 핵심이며, 스프링 부트는 여러 스프링 기술들을 편리하게 이용할 수 있도록 도와주는 것이다. 이외에도 각종 데이터베이스에 접근하도록 도와주는 스프링 데이터, 세션 기능을 편리하게 이용할 수 있도록 도와주는 스프링 세션, 보안과 관련된 스프링 시큐리티 등이 있다.

이중에서도 핵심인 스프링 프레임워크와 스프링 부트에 자세하게 알아보자.


1. 스프링 프레임워크

  • 핵심 기술: 스프링 DI 컨테이너, AOP, 이벤트, 기타
  • 웹 기술: 스프링 MVC, 스프링 WebFlux
  • 데이터 접근 기술: 트랜잭션, JDBC, ORM 지원, XML 지원
  • 기술 통합: 캐시, 이메일, 원격접근, 스케줄링
  • 테스트: 스프링 기반 테스트 지원
  • 언어: 코틀린, 그루비
  • 최근에는 스프링 부트를 통해서 프레임워크의 기술들을 편리하게 사용한다.

2. 스프링 부트

스프링은 설정이 어렵고 배포 과정도 번거롭다. 스프링 부트는 이러한 스프링을 편리하게 사용할 수 있도록 지원하는 것으로, 최근에는 스프링 부트를 기본으로 사용한다.

스프링 부트의 특징은 다음과 같다.

  • 단독으로 실행할 수 있는 스프링 애플리케이션을 쉽게 생성 가능
  • Tomcat 같은 웹 서버를 내장했기 때문에 별도의 웹 서버를 설치하지 않아도 됨
  • 손쉬운 빌드 구성을 위한 starter 종속성 제공
  • 스프링과 3rd party(외부) 라이브러리 자동 구성
  • 메트릭, 상태 확인, 외부 구성 같은 프로덕션 준비 기능 제공
  • 관례에 의한 간결한 설정

3. 그렇다면 스프링은 도대체 무엇일까? 😵

스프링은 문맥에 따라 다르게 사용된다.

  • 스프링 DI 컨테이너 기술
  • 스프링 프레임워크
  • 스프링 부트, 스프링 프레임워크 등을 모두 포함한 스프링 생태계

💡 스프링의 핵심은?

  • 스프링은 자바 기반의 프레임워크이다.
  • 스프링은 객체 지향 언어가 가진 강력한 특징인 유연성과 확장성을 잘 살려내는 프레임워크이다.

[ 좋은 객체 지향 프로그래밍이란? ]

⭐ 객체 지향의 특징: 추상화, 캡슐화, 상속, 다형성

1. 객체 지향 프로그래밍이란?

  • 객체 지향 프로그래밍이란 컴퓨터 프로그램을 명렁어의 목록으로 보는 시각에서 벗어나 여러 개의 독립된 단위, 즉 "객체"들의 모임으로 파악하고자 하는 것이다. 각각의 객체는 메시지를 주고받고, 데이터를 처리할 수 있다. (협력)
  • 객체 지향 프로그래밍은 프로그램을 유연하고 변경이 용이하게 만들기 때문에 대규모 소프트웨어 개발에 많이 사용된다.

여기에서 프로그램을 유연하고 변경이 용이하다는 말은?

  • 레고 블럭을 조립하듯이
  • 키보드, 마우스를 갈아 끼우듯이
  • 컴퓨터 부품을 갈아 끼우듯이

컴포넌트를 쉽고 유연하게 변경하면서 개발할 수 있는 방법을 말하며, 이것이 바로 객체 지향 프로그래밍이다.
이런 유연성을 제공해주기 위해서는 다형성을 알아야 한다.


2. 다형성(Polymorphism)

(실세계와 객체 지향은 1:1로 매칭이 잘 안되지만) 다형성을 쉽게 이해하기 위해
역할(인터페이스)과 구현(실제 인터페이스를 구현한 객체)으로 비유해보자.

✅ 운전자 - 자동차

자동차 역할을 세 개의 다른 자동차(K3, 아반떼, 테슬라 모델 3)가 구현했다.

Q. 한 운전자가 K3를 운전하다가 아반떼를 운전할 수 있을까?
A. 당연히 가능하다.🙆🏻‍♀️
자동차 역할에 대한 구현만 자동차마다 다를 뿐이지, 운전자에 영향을 주지 않기 때문이다.

이것은 역할과 구현을 분리했기 떄문에 가능한 것으로, 이렇게 역할과 구현을 분리하는 것은 굉장히 중요하다.

클라이언트(즉, 운전자)는 운전면허증 하나만 있으면

  • (비슷한) 다양한 자동차를 운전할 수 있으며,
  • 자동차 내부 구조에 대해 몰라도 운전할 수 있고,
  • 완전히 새로운 (전기 자동차) 자동차가 등장하더라도 큰 어려움 없이 운전할 수 있다.

자동차 역할만 제대로 구현한다면 클라이언트에 영향을 주지 않고 새로운 기능을 얼마든지 제공할 수 있다는 것이다.

✅ 공연 무대 (로미오와 줄리엣 공연)

이번에는 공연을 기획하고 운영하는 사람 입장에서 생각해보자.
공연할 때 배우는 대체가 가능해야 한다. (장동건↔원빈, 김태희↔송혜교 등등)

역할과 구현을 분리함으로써 다른 대상으로 변경이 가능한 대체 가능성이 생겼다. (내부 구조를 몰라도 된다.) 즉, 유연하고 변경이 용이해졌다.

✅ 다형성의 실세계 비유

  • 운전자 - 자동차
  • 공연 무대
  • 키보드, 마우스, 세상의 표준 인터페이스들
  • 정렬 알고리즘
  • 할인 정책 로직 등

✅ 역할과 구현을 분리

역할과 구현으로 구분(분리)하면 세상이 단순해지고, 유연해지며 변경도 편리해진다.

1. 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.

2. 자바 코드

  • 자바 언어는 이러한 다형성을 활용한다.
    • 역할: 인터페이스
    • 구현: 인터페이스를 구현한 클래스, 구현 객체
  • 객체를 설계할 때 역할과 구현을 명확하게 분리한다.
  • 객체 설계 시 역할(인터페이스)을 먼저 부여하고, 그 역할을 수행하는 구현 객체를 만든다.

⭐ 핵심은 구현보다 역할이 더 먼저, 더 중요하다는 것이다!

3. 객체의 협력이라는 관계부터 생각

  • 혼자 있는 객체는 없다.
  • 클라이언트: 요청, 서버: 응답
  • 수많은 객체 클라이언트와 객체 서버는 서로 협력 관계를 가진다.


✅ 자바 언어의 다형성

오버라이딩을 떠올려보자!

  • 오버라이딩은 자바 기본 문법
  • 오버라이딩 된 메서드가 실행
  • 다형성으로 인터페이스를 구현한 객체를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다.
  • 물론 클래스 상속 관계도 다형성, 오버라이딩 적용 가능함.

📌 오버로딩 vs. 오버라이딩

  • 오버로딩(Overloading): 같은 이름의 메서드를 여러 개 가지면서 매개변수의 유형과 개수가 다르도록 하는 기술
  • 오버라이딩(Overriding): 상위 클래스가 가지고 있는 메서드를 하위 클래스가 재정의해서 사용하는 기술

✅ 다형성의 본질

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

✅ 역할과 구현을 분리 (정리)

  • 실세계의 역할과 구현이라는 편리한 컨셉을 다형성을 통해 객체 세상으로 가져올 수 있음.
  • 유연하고, 변경 용이
  • 확장 가능한 설계
  • 클라이언트에 영향을 주지 않는 변경 가능

✅ 역할과 구현을 분리 (한계)

  • 역할(인터페이스) 자체가 변하면, 클라이언트, 서버 모두에 큰 변경이 발생한다.
  • 자동차를 비행기로 변경해야 한다면?
  • 대본 자체가 변경된다면?
  • USB 인터페이스가 변경된다면?

💡 결론

인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요하다!

✅ 스프링과 객체 지향

객체 지향의 개념 중 다형성이 가장 중요하며, 스프링은 다형성을 극대화해서 이용할 수 있게 도와준다!

  • 스프링에서 이야기하는 제어의 역전(IoC), 의존관계 주입(DI)은 다형성을 활용해서 역할과 구현을 편리하게 다룰 수 있도록 지원한다.
  • 스프링을 사용하면 마치 레고 블럭 조립하듯이, 공연 무대의 배우를 선택하듯이! 구현을 편리하게 변경할 수 있다.

[ 좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙(SOLID) ]

면접 단골 질문 SOLID에 대해 알아보자.

클린코드로 유명한 로버트 마틴이 좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙을 정리했다. 하나씩 알아보자!

1. SRP (단일 책임 원칙, Single Responsibility Principle)

한 클래스는 하나의 책임만 가져야 한다.

  • 하나의 책임이라는 것은 모호하다. 클 수도 있고, 작을 수도 있으며, 문맥과 상황에 따라 다르다.
  • 중요한 기준은 변경이다. 변경이 있을 때 파급 효과가 적으면 단일 책임 원칙을 잘 따른 것이다.
  • Ex) UI 변경, 객체의 생성과 사용 분리

2. OCP (개방-폐쇄 원칙, Open/Closed Principle) ⭐

소프트웨어적인 요소는 확장에는 열려 있으나 변경에는 닫혀 있어야 한다.

  • 요구사항의 변경이나 추가사항이 발생하더라도 기존 구성요소는 수정이 일어나지 말아야 하며, 기존 구성요소를 쉽게 확장해서 재사용할 수 있어야 한다는 뜻이다.
  • 구현에 의존하기 보다는 인터페이스에 의존하도록 코드를 작성하면 된다.

✅ OCP 문제점

//private MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();	-> 기존 코드
private MemberRepository memberRepository = new JdbcMemberRepository();		//변경 코드
  • 구현 객체를 변경하려면 직접 코드를 변경해야 한다. (클라이언트가 직접 구현 클래스를 선택해야 한다.)
  • 분명 다형성을 사용했지만 OCP 원칙을 지킬 수 없다.

→ 객체를 생성하고, 연관관계를 맺어주는 별도의 조립, 설정자가 필요하다! (이것을 스프링 컨테이너가 수행한다.)


3. LSP (리스코프 치환 원칙, Liskov Substitution Principle)

프로그램의 객체는 프로그램의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 하위 타입의 인스턴스로 바꿀 수 있어야 한다.

  • 다형성에서 하위 클래스는 인터페이스 규약을 다 지켜야 한다는 것을 말한다.
  • 다형성을 지원하기 위한 원칙으로, 인터페이스를 구현한 구현체를 믿고 사용하려면 이 원칙이 필요하다.
  • Ex) 자동차 인터페이스의 엑셀은 앞으로 가라는 기능이다. 이 엑셀을 뒤로 가게 구현하면 LSP을 위반하는 것이다.

4. ISP (인터페이스 분리 원칙, Interface Segregation Principle)

특정 클라이언트를 위한 인터페이스 여러 개가 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 않는다.
  • 인터페이스가 명확해지고, 대체 가능성이 높아진다.

5. DIP (의존관계 역전 원칙, Dependency Inversion Principle)

"프로그래머는 추상화에 의존해야지. 구체화에 의존하면 안된다."
의존성 주입은 이 원칙을 따르는 방법 중 하나다. 구현 클래스에 의존하지 말고, 인터페이스에 의존하라는 뜻!

  • 앞에서 이야기한 역할(Role)에 의존하게 해야한다는 것과 같다.
  • 객체 세상도 클라이언트가 인터페이스에 의존해야 유연하게 구현체를 변경할 수 있다. 구현체에 의존하게 되면 변경이 아주 어려워진다.

📌 정리

객체 지향의 핵심은 다형성이다. 하지만 이 다형성만으로는 쉽게 부품을 갈아 끼우듯이 개발을 할 수 없고, 구현 객체 변경 시 클라이언트 코드도 같이 변경된다. 즉, 다형성만으로는 OCP, DIP 원칙을 위배할 수 밖에 없어서 뭔가 더 필요하다!

[ 객체 지향 설계와 스프링 ]

다시 스프링으로

스프링은 OCP, DIP가 가능하게 하며 다형성을 유지하도록 지원한다.

  • 스프링은 다음 기술로 다형성 + OCP, DIP를 가능하게 지원한다.
    • DI(Dependency Injection): 의존관계, 의존성 주입
    • DI 컨테이너 제공

이렇게 DI 컨테이너를 통해 의존성이 주입되면 OCP, DIP 원칙을 지킬 수 있게 되기 때문에 클라이언트의 코드 변경 없이도 기능을 확장할 수 있게 된다! → 그래서 쉽게 부품 교체하듯이 개발을 할 수 있다!

다시 옛날 옛적~ 스프링이 없던 시절로 돌아가보자

어떤 개발자가 좋은 객체 지향 개발을 하기 위해 OCP, DIP 원칙을 지키면서 개발을 하려다보니까 너~~무 할 일이 많아졌다. 그래서 이를 프레임워크로 만들어버렸다. (더 정확하게는 DI 컨테이너)

DI 개념은 말로 설명해도 이해가 잘 안되니까 코드로 짜보면서 필요성을 알아보자!

다음 시간부터 스프링이 왜 만들어졌는지 코드로 알아보자!

📌 정리

  • 모든 설계에서 역할과 구현을 분리하자. 이를 통해 코드가 유연해지고 변경이 용이해진다.
  • 이상적으로는 모든 설계에 인터페이스를 도입하자.

하지만 인터페이스를 도입하면 추상화라는 추가적인 비용이 발생하게 된다.

🤔 그러면 모든 클래스를 추상화 해야할까?

기능을 확장할 가능성이 없다면, 구체 클래스를 직접 사용하고, 향후 꼭 필요할 때 리팩터링해서 인터페이스를 도입하는 것도 방법이다!

[ 📚 참고자료 ]

https://private.tistory.com/25
https://www.nextree.co.kr/p6960/

[ 📘 오늘의 TIL 정리 ]

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