스프링 삼각형과 설계 정보

스프링을 이해하려면 POJO(Plain Old Java Object)를 기반으로 스프링 삼각형이라는 애칭을 가진 스프링의 3대 프로그래밍 모델에 대한 이해가 필수다.

스프링 삼각형은 스프링을 지배하는 근원적인 요소이다.

• Ioc/DI
• AOP
• PSA

IoC/DI

IoC - Inversion of Control

IoC(제어의 역전)은 스프링에서만 사용하는 단어는 아니다.

• 보통은 개발자가 원하는 대로 객체를 생성하고 호출하는 등, 직접 컨트롤하고 제어하는 스타일로 개발한다.
• 그런데, 개발자가 호출하는 것이 아닌 프레임워크같은 것이 대신 코드를 호출해 줄 수 있다.
  • 제어권이 바뀐다고 해서 제어의 역전이라고 한다.

프로젝트에서의 예

프로젝트에서는 구현 객체가 스스로 필요한 서버 구현 객체를 생성, 연결 및 실행한다.

• 구현 객체가 프로그램의 제어 흐름을 스스로 조정한다.

그런데, 따로 설정 파일을 만들면 구현 객체는 자신의 로직을 실행하는 역할만 담당하고, 프로그램의 어떤 제어 흐름 자체는 설정 파일이 가져가게 된다.

• 구현 객체는 어떤 구현 객체들이 실행될 지 모른다.
  • 즉, 구현 객체들에 대한 제어권이 없다.
• 이렇게 외부에서 프로그램의 제어 흐름을 관리하는 것을 제어의 역전이라고 한다.

라이브러리와 프레임워크에서의 예

라이브러리와 프레임워크를 구분할 때 제어의 역전이 중요하다.

• 라이브러리는 내가 필요한 코드를 직접 호출하여 사용한다.
• 프레임워크는 내가 작성한 코드를 제어하고 대신 실행한다.
  • 제어의 역전

DI - Dependency Injection

DI는 의존성 주입을 말한다.

애플리케이션 실행 시점에 외부에서 실제 구현 객체를 생성하고, 클라이언트에 전달해서 클라이언트와 서버의 실제 의존 관계가 연결되는 것을 의존 관계 주입(Dpendency Injection)이라고 한다.

의존 관계

의존 관계는 정적인 클래스 의존 관계와 실행 시점에 결정되는 동적인 객체 인스턴스 의존 관계를 분리해서 생각해야 한다.

• 정적인 클래스 의존 관계
  • 클래스가 사용하는 imort만 보고 파악할 수 있는 의존 관계이다.
  • 실행하지 않고도 분석할 수 있다.
  • 인터페이스에 의존할 경우, 어떤 구현 객체가 들어올 지는 알 수 없다.
• 동적인 인스턴스 의존 관계
  • 실행 시점에 결정되는 동적인 의존 관계이다.
  • 실제로 실행시켰을 때, 들어오는 구현체를 알 수 있다.
  • 객체 인스턴스 다이어그램은 애플리케이션을 실행할 때마다 바뀐다.

DI의 장점

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

스프링의 DI

스프링은 자바의 객체들을 어떤 컨테이너 안에 넣어 놓고, 이 안에서 의존 관계를 서로 연결해주고 주입해주는 기능들(DI 컨테이너)을 제공한다.

이로써 클라이언트의 교체 없이 클라이언트 코드의 변경 없이 기능을 확장할 수 있다.

컨테이너

• IoC 컨테이너 : IoC를 해주는 컨테이너
• DI 컨테이너 : Dependency Injection 를 해주는 컨테이너

객체를 생성 및 관리하면서 의존 관계를 연결해주는 것을 IoC 컨테이너 혹은 DI 컨테이너라고 한다.

IoC는 여러 군데에서 일어나기 때문에, 너무 범용적인 단어여서 최근에는 주로 DI 컨테이너라고 부른다.

애플리케이션을 하나하나 조립을 한다고 해서 Assembler라고 부르거나, Object를 만들어낸다고 해서 ObjectFactory라고 부르기도 한다.

의존성이란

의존성은 new 다.

예를 들어, 다음과 같은 코드가 있을 때 Car는 Tire에 의존한다고 한다.

public class Car {
	Car() {
		new Tire();
	}

	public static void main(String[] args) {
		new Car();
	}
}

• 전체가 부분에 의존한다.
• 의존하는 객체(전체)와 의존되는 객체(부분) 사이에 집합 관계와 구성 관계로 구분할 수도 있다.

집합 관계와 구성 관계

• 집합 관계 (Aggregation) : 부분이 전체와 다른 생명 주기를 가질 수 있다.
  • 집 vs 냉장고
• 구성 관계 (Composition) : 부분은 전체와 같은 생명 주기를 갖는다.
  • 사람 vs 심장

자바 예제 코드로 보기

타이어 관련 클래스 생성

• Tire 인터페이스와 구현체
  • KoreaTire
  • AmericaTire

public interface Tire {
	String getBrand();
}

public class KoreaTire implements Tire {
	public String getBrand() {
		return "한국 타이어";
	}
}
public class AmericaTire implements Tire {
	public String getBrand() {
		return "미국 타이어";
	}
}

타이어를 생산(new)하고 사용할 자동차 클래스 생성

• Car 클래스
• 이때, 생성자에서 의존 관계가 일어나고 있다.

public class Car {
	Tire tire;

	public Car() {
		// **의존 관계가 일어나고 있다.**
		tire = new KoreaTire();
	}
	
	public String getTireBrand() {
		return "장착된 타이어: " + tire.getBrand();
	}
}

그리고 테스트할 클래스를 생성한다.

• Driver 클래스

public class Driver {
	public static void main(String[] args) {
		Car car = new Car();
		System.out.println(car.getTireBrand());
	}
}

이때, 각 클래스 간의 관계는 다음과 같이 설명할 수 있다.

• 자동차는 타이어에 의존한다.
  • 자동차의 생성자 코드에서 tire 속성에 새로운 타이어를 생성해서 참조할 수 있게 해주었다.
• 운전자는 자동차를 사용한다.
  • 운전자가 자동차에 의존한다고 봐도 된다.

스프링 없이 의존성 주입하기

의존성 주입이란?

주입은 외부에서라는 뜻을 내포하고 있는 단어다.

즉, 자동차 내부에서 타이어를 생성하는 것이 아니라 외부에서 생산한 타이어를 자동차에 장작하는 작업을 말한다.

생성자를 통한 의존성 주입

예제 코드

• Tire 인터페이스와 구현체
  • KoreaTire
  • AmericaTire

public interface Tire {
	String getBrand();
}

public class KoreaTire implements Tire {
	public String getBrand() {
		return "한국 타이어";
	}
}
public class AmericaTire implements Tire {
	public String getBrand() {
		return "미국 타이어";
	}
}

타이어를 생산(new)하고 사용할 자동차 클래스 생성

• Car 클래스
  • 생성자의 매개 변수로, 외부에서 Tire 객체를 주입받고 있다.

public class Car {
	Tire tire;

	// 외부에서 tire 주입
	public Car(Tire tire) {
		this.tire = tire;
	}
	
	public String getTireBrand() {
		return "장착된 타이어: " + tire.getBrand();
	}
}

테스트할 클래스를 생성한다.

• Driver 클래스
  • Tire 객체를 생성 후, Car 생성자로 주입해준다.

public class Driver {
	public static void main(String[] args) {
		Tire tire = new KoreaTire();
		Car car = new Car(tire);

		System.out.println(car.getTireBrand());
	}
}

사용한 디자인 패턴

여기서는 디자인 패턴의 꽃이라고 하는 전략 패턴을 응용하고 있다.

전략 패턴의 3요소에 대응되는 요소는 다음과 같다.

• 전략 메서드를 가진 전략 객체
  • Tire 인터페이스를 구현한 구현체 클래스들
• 전략 객체를 사용하는 컨텍스트
  • Car의 getTireBrand() 메서드
• 전략 객체를 생성해 컨텍스트에 주입하는 클라이언트 (제 3자)
  • Driver의 main() 메서드

의존성 주입의 장단점

• 기존 코드는 유연성이 떨어진다.
  • Car 클래스에서 어떤 Tire를 생산할 지 결정한다.
• 의존성 주입을 하면 확장성이 좋아진다.
  • 나중에 새로운 타이어 브랜드가 생겨도, 해당 브랜드들이 Tire 인터페이스를 구현한다면 Car 클래스를 변경할 필요 없이 사용할 수 있다.
  • 새로운 클래스와 Driver 클래스(의존성을 주입해주는 클래스)만 컴파일해주면 된다.

속성을 통한 의존성 주입

예제 코드

• Tire 인터페이스와 구현체
  • KoreaTire
  • AmericaTire

public interface Tire {
	String getBrand();
}

public class KoreaTire implements Tire {
	public String getBrand() {
		return "한국 타이어";
	}
}
public class AmericaTire implements Tire {
	public String getBrand() {
		return "미국 타이어";
	}
}

타이어를 생산(new)하고 사용할 자동차 클래스 생성

• Car 클래스
  • setTire() 메서드로 외부에서 Tire 객체를 주입받고 있다. (Setter, 설정자 메서드)
  • getTire() 메서드로 주입받은 Tire 객체를 반환한다. (Getter, 접근자 메서드)

public class Car {
	Tire tire;

	// 접근자 메서드
	public Tire getTire() {
		return tire;
	}

	// 외부에서 tire 주입
	public Tire setTire(Tire tire) {
		this.tire = tire;
	}
	
	public String getTireBrand() {
		return "장착된 타이어: " + tire.getBrand();
	}
}

테스트할 클래스를 생성한다.

• Driver 클래스
  • Tire 객체를 생성 후, Car 객체의 설정자 메서드로 주입해준다.

public class Driver {
	public static void main(String[] args) {
		Tire tire = new KoreaTire();
		Car car = new Car();
		car.setTire(tire);

		System.out.println(car.getTireBrand());
	}
}

생성자 주입 vs 속성 주입

어떤 방법이 더 좋은가에 대한 의견은 분분한데, 최근에는 속성을 통한 의존성 주입보다는 생성ㅈ를 통한 의존성 주입을 선호하는 사람들이 많다고 한다.

• 프로그램에서는 한 번 주입된 의존성을 계속 사용하는 경우가 더 일반적이기 때문

스프링으로 의존성 주입하기

스프링은 생성자를 통한 의존성 주입과 속성을 통한 의존성 주입을 모두 지원한다.

여기에선 속성을 통한 의존성 주입만 살펴보도록 한다.

공통 예제 코드

먼저, 이후 살펴 볼 예제 코드들에 앞서 공통적으로 사용하는 코드들을 여기에 정리했다.

• Tire 인터페이스와 구현체

• Car 클래스 (속성 주입)

• Tire 인터페이스와 구현체

  • KoreaTire
  • AmericaTire

public interface Tire {
	String getBrand();
}

public class KoreaTire implements Tire {
	public String getBrand() {
		return "한국 타이어";
	}
}
public class AmericaTire implements Tire {
	public String getBrand() {
		return "미국 타이어";
	}
}

타이어를 생산(new)하고 사용할 자동차 클래스 생성

• Car 클래스
  • setTire() 메서드로 외부에서 Tire 객체를 주입받고 있다. (Setter, 설정자 메서드)
  • getTire() 메서드로 주입받은 Tire 객체를 반환한다. (Getter, 접근자 메서드)

public class Car {
	Tire tire;

	// 접근자 메서드
	public Tire getTire() {
		return tire;
	}

	// 외부에서 tire 주입
	public Tire setTire(Tire tire) {
		this.tire = tire;
	}
	
	public String getTireBrand() {
		return "장착된 타이어: " + tire.getBrand();
	}
}

XML 파일 사용

스프링 없이 사용할 때와 비교했을 때, Driver 클래스가 수정되고 스프링 설정 파일(XML 파일) 하나가 추가되는 것 외에는 다른 점이 없다.

예제 코드

• Driver 클래스
  • Tire 객체를 생성 후, Car 객체의 설정자 메서드로 주입해준다.

public class Driver {
	public static void main(String[] args) {

		ApplicatinContext context = new ClassPathXMLApplicationContext("~.xml", Driver.class);

		Car car = (Car) context.getBean("car", Car.class);
		Tire tire = (Tire) context.getBean("tire", Tire.class);

		car.setTire(tire);

		System.out.println(car.getTireBrand());
	}
}

그리고, XML 파일을 하나 추가해줘야 한다.

• KoreaTire를 생성하여 주입하기 위한 설정

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean id="tire" class="folder.**KoreaTire**"></bean>
    <bean id="car" class="folder.Car"></bean>
</beans>

• AmericaTire를 생성하여 주입하기 위한 설정

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean id="tire" class="folder.**AmericaTire**"></bean>
    <bean id="car" class="folder.Car"></bean>
</beans>

스프링 설정 파일(XML)에서 속성 주입

예제 코드

• Driver 클래스
  • Car 객체를 생성한다.
  • Tire 객체를 생성 및 주입해주는 부분이 스프링 설정 파일로 빠졌으므로, Driver에서는 할 것이 없다!

public class Driver {
	public static void main(String[] args) {

		ApplicatinContext context = new ClassPathXMLApplicationContext("~.xml", Driver.class);

		Car car = (Car) context.getBean("car", Car.class);

		System.out.println(car.getTireBrand());
	}
}

• 스프링 설정 파일 (XML)
  • <property> 를 통해 Tire 구현체를 주입한다.
  • koreaTire 를 americaTire 로 변경하고 싶다면, <property> 의 ref 속성을 변경해주면 된다.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean id="koreaTire" class="folder.KoreaTire"></bean>
    <bean id="americaTire" class="folder.AmericaTire"></bean>
    <bean id="car" class="folder.Car">
        <property name="tire" ref="**koreaTire**"></property>
    </bean>
</beans>

@Autowired를 통한 속성 주입

위에서는 설정자 메소드를 통하여 속성을 주입시켰다.

그런데, @Autowired 어노테이션을 사용하면 설정자 메서드를 사용하지 않고도 스프링 프레임워크가 설정 파일을 통해 속성을 대신 주입해준다.

예제 코드

• Car 클래스
  • setTire() 메서드 대신 어노테이션을 사용한다.

public class Car {

	@Autowired
	Tire tire;
	
	public String getTireBrand() {
		return "장착된 타이어: " + tire.getBrand();
	}
}

• 스프링 설정 파일 (XML)
  • <context:annotation-config /> 를 추가한다.
  • koreaTire 를 americaTire 로 변경하고 싶다면, <bean id="tire"> 의 class를 변경한다.
  • <property> 를 작성하지 않아도, 알아서 tire 객체를 자동 주입해준다.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-3.1.xsd">

    <context:annotation-config />
    
    <bean id="tire" class="folder.KoreaTire"></bean>
    <bean id="car" class="folder.Car"></bean>
</beans>

@Autowired가 bean을 매칭하는 기준

• Autowired 어노테이션은 type 기준 매칭이다.
• 만약 같은 타입을 구현한 클래스가 여러 개 있다면 bean 태그의 id로 구분해서 매칭한다.

@Resource를 통한 속성 주입

예제 코드를 보면 알겠지만, @Autowired 와 비교해 달라지는 것은 어노테이션 하나 뿐이다.

• @Autowired 어노테이션은 스프링의 어노테이션이다.
• @Resource 어노테이션은 자바 표준 어노테이션이다.

예제 코드

• Car 클래스
  • setTire() 메서드 대신 어노테이션을 사용한다.

public class Car {

	@Resource
	Tire tire;
	
	public String getTireBrand() {
		return "장착된 타이어: " + tire.getBrand();
	}
}

@Resource가 bean을 매칭하는 기준

• Resource 어노테이션은 id로 우선 매칭한다.
• 만약 같은 id의 bean이 여러 개 있다면, type으로 구분해서 매칭한다.

@Autowired vs @Resource vs <property> 태그

@Autowired와 @Resource 비교

• 둘은 크게 차이가 없다.
• 스프링 프레임워크가 아닌 다른 프레임워크로 교체되는 경우를 대비하면, @Resource를 사용하는 것이 좋다.

	@Autowired	@Resource
출처	스프링 프레임워크	표준 자바
빈 검색 방식	byType 먼저, 못 찾으면 byName	byName 먼저, 못 찾으면 byType
특이사항	@Qualifier(””) 협업	name 어트리뷰트
byName 강제하기	@Autowired
@Qualifier(”tire”)	@Resource(name=”tire”)

@Resource와 <property> 비교

• @Resource 는 <bean> 태그의 자식 태그인 <property> 태그로 해결될 수 있다.
• @Resource 는 생산성이 좋고, <property> 태그는 유지보수성이 좋다.
• 참고 서적에서는 DI 관계를 손쉽게 확인할 수 있는 <property> 태그를 사용하는 쪽을 추천했다.

프로젝트 규모와 팀의 성향에 따른 선택

다수의 클래스를 만들고 의존 관계를 지정할 때,

• 유지보수에 무관한 관계일 경우: @Resource
• 유지보수와 밀접하거나 자주 변경되는 관계일 경우: <property> 태그

기타 방식

다음과 같은 조합 및 방법도 여럿 있는데, 이건 필요할 시 찾아서 공부하면 될 거 같다.

• @Autowired와 @Qualifer를 조합해서 사용하기
• @Resource에서 id가 필드 이름과 다른 빈을 이용해 속성 주입하기
• 자바 어노테이션 표준인 JSR-250과 JSR-220을 사용하기

Reference

참고 서적

📔 스프링 입문을 위한 자바 객체 지향의 원리와 이해

인프런 강의

스프링 핵심 원리 - 기본편 강의 - 인프런