스프링 간단 설명과 객체지향 5원칙

스프링 프레임워크

• 핵심 기술: DI, AOP, 이벤트, 기타

  참고:
  DI(Dependency Injection)은 의존성 주입이라 하는데, 스프링의 IoC(Inversion Of Control) 컨테이너를 구현한 디자인 패턴이라고 보면 된다.
  AOP(Aspect Oriented Programming)은 관점 지향 프로그래밍으로써,
  간단하게 말하자면 핵심 비지니스 로직과 부가 로직을 분리하여 그 기준으로 각각 모듈화하는 프로그래밍 기법이다.

• 웹 기술: 스프링 MVC, 스프링 WebFlux
• 데이터 접근 기술: 트랜잭션, JDBC, ORM 지원, XML 지원
• 기술 통합: 캐시, 이메일, 원격접근, 스케쥴링
• 테스트: 스프링 기반 테스트 지원
• 언어: 코틀린, 그루비
• 최근에는 스프링 부트를 통해서 스프링 프레임워크의 기술들을 편리하게 사용

스프링 부트

• 스프링을 편리하게 사용할 수 있도록 지원, 최근에는 기본으로 사용
• 단독으로 실행할 수 있는 스프링 어플리케이션을 쉽게 생성
• Tomcat같은 웹 서버를 내장해서 별도의 웹 서버를 설치하지 않아도 됨.

  참고: 스프링 부트가 있기 전에는, War 파일로 빌드하여 보통은 오픈소스 중 Apache foundation의 Tomcat이라는 WAS(Web Application Server)를 사용하여 직접 War를 포함하여 서버를 실행했어야 했다.

• 손쉬운 빌드 구성을 위한 starter 종속성 제공
• 스프링과 3rd parth(외부) 라이브러리 자동 구성
• 메트릭, 상태 확인, 외부 구성 같은 프로덕션 준비 기능 제공
• 관례에 의한 간결한 설정

핵심 개념

• 역시 기술을 좀 더 이해하려면, 왜 이 기술을 왜 만들었는가?
• 이 기술의 핵심 컨셉은 무엇인가?이다.

스프링의 진짜 핵심

• 스프링은 자바 언어 기반의 프레임워크
• 자바 언어의 가장 큰 특징 - 객체 지향 언어
• 스프링은 객체 지향 언어가 가진 강력한 특징을 살려내는 프레임워크이다!
• 스프링은 좋은 객체 지향 애플리케이션을 개발할 수 있게 도와주는 프레임워크이다.

객체 지향 프로그래밍

• 객체 지향 프로그래밍은 컴퓨터 프로그램을 명령어의 목록으로 보는 시간에서 벗어나 여러개의 독립된 단위, 즉 “객체"들의 모임으로 파악하고자 하는 것이다. 각각의 객체는 메시지를 주고 받고, 데이터를 처리할 수 있다 (협력)
• 객체 지향 프로그래밍은 유연하고 변경이 용이하게 만들기 때문에 대규모 소프트웨어 개발에 많이 사용된다.
• 단지 객체 지향 언어인 자바를 잘 사용한다고 해서 객체 지향으로 프로그래밍을 하는 것이 절대 아니다.

다형성 (Polymorphism)

유연하고 변경이 용이??

• 컴포넌트를 쉽고 유연하게 변경하면서 개발할 수 있는 방법.

⇒ 자동차의 역할에 따라서 (인터페이스) 구현을 분리한 것이다.

다형성의 실세계 비유

• 운전자 - 자동차 => 운전자는 사람이고, 서로 다른 운전자라 해서 항상 같은 자동차만을 운전할 수 있는 것은 아니다.
• 공연 무대 => 공연 무대의 배우들은 공연 내 존재하는 하나의 캐릭터를 연기한다. 공연 내 캐릭터는 어떤 사람이 연기해도 상관없다.
• 키보드, 마우스, 세상의 표준 인터페이스들
• 정렬 알고리즘
• 할인 정책 로직

역할과 구현을 분리

• 역할과 구현으로 구분하면 세상이 단순해지고, 유연해지며 변경도 편리해진다.
• 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.
• 자바 언어
  • 자바언어의 다형성을 활용
    • 역할 = 인터페이스
    • 구현 = 인터페이스를 구현한 클래스, 구현 객체
  • 객체를 설계할 때 역할과 구현을 명확히 분리
  • 객체 설계시 역할(인터페이스)을 먼저 부여하고, 구 역할을 수행하는 구현 객체 만들기

객체의 협력이라는 관계부터 생각

• 혼자 있는 객체는 없다.
• 클라이언트: 요청, 서버: 응답

정리

• 실세계의 역할과 구현이라는 편리한 컨셉을 다형성을 통해 객체 세상으로 가져올 수 있음.
• 유연하고, 변경이 용이
• 확장 가능한 설계
• 클라이언트에 영향을 주지 않는 변경 가능
• 인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요.

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스프링과 객체 지향

• 다형성이 가장 중요하다!
• 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 적용

• SRP: Single responsibility principle
• OCP: Open/Closed principle
• LSP: Liskov substitution principle
• ISP: Interface segregation principle
• DIP: Dependency inversion principle

SRP 단일 책임 원칙

• 한 클래스는 하나의 책임만 가져야 한다.
• 하나의 책임이라는 것은 모호하다.
  • 클 수 있고, 작을 수 있다.
  • 문맥과 상황에 따라 다르다.
• 중요한 기준은 변경이다. 변경이 있을 때, 파급 효과가 적으면 단일 책임 원칙을 잘 따른 것
  예) UI 변경, 객체의 생성과 사용을 분리

OCP 개방-폐쇄 원칙

• 소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나, 변경에는 닫혀 있어야 한다.
• 이런 거짓말 같은 말이? 확장을 하려면, 당연히 변경되어야 할텐데??
• 다형성을 활용해보자.
• 인터페이스를 구현한 새로운 클래스를 하나 만들어서 새로운 기능을 구현.

문제점

• MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택

  MemberService는 보통 Repository를 사용하는 클라이언트이다.

  • MemberRepository m = new MemoryMemberRepository();
  • MemberRepository m = new JdbcMemberRepository();

• 구현 객체를 변경하려면 클라이언트 코드를 변경해야 한다.
• 분명 다형성을 사용했지만 OCP 원칙을 지킬 수 없다.
• 이 문제를 어떻게 해결?
• 객체를 생성하고, 연관관계를 맺어주는 별도의 조립, 설정자가 필요하다.

LSP 리스코프 치환 원칙

• 프로그램의 객체는 프로그램의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 하위 타입의 인스턴스로 바꿀 수 있어야한다.
• 다형성에서 하위 클래스는 인터페이스 규약을 다 지켜야 한다는 것, 다형성을 지원하기 위한 원칙, 인터페이스를 구현한 구현체는 믿고 사용하려면, 이 원칙이 필요하다.
• 단순히 컴파일에 성공하는 것을 넘어서는 이야기
• 예) 자동차 인터페이스의 엑셀은 앞으로 가라는 기능, 뒤로 가게 구현하면 LSP 위반, 느리더라도 앞으로 가야함.

ISP 인터페이스 분리 원칙

• 특정 클라이언트를 위한 인터페이스 여러 개가 범용 인터페이스 하나 보다 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 의존 관계 역전 원칙

• 프로그래머는 “추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다.” 의존성 주입은 이 원칙을 따르는 방법 중 하나이다.
• 쉽게 이야기해서 구현 클래스에 의존하지 말고, 인터페이스에 의존하라는 뜻
• 앞에서 이야기한 역할(Role)에 의존하게 해야 한다는 것과 같다. 객체 세상도 클라이언트가 인터페이스에 의존해야 유연하게 구현체를 변경할 수 있다. 구현체에 의존하게 되면 변경이 아주 어려워진다.
• 그런데 OCP에서 설명한 MemberService는 인터페이스에 의존하지만, 구현 클래스도 동시에 의존한다.
• MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택
  • MemberRepository m = new MemoryMemberRepository();
• DIP 위반
• 위반하지 않으려면, 런타임 시점에 MemberService를 인스턴스화하며 그 때 의존할 인스턴스를 선택하는 (ex) MemoryMemberRepository) 별도의 기획자가 필요한 것이다.

정리

• 객체 지향의 핵심은 다형성
• 다형성 만으로는 쉽게 부품을 갈아 끼우듯이 개발할 수 없다.
• 다형성 만으로는 구현 객체를 변경할 때 클라이언트 코드도 함께 변경된다.
• 다형상 만으로는 OCP, DIP를 지킬 수 없다.
• 뭔가 더 필요하다.

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다시 스프링으로..

스프링 이야기에 왜 객체 지향 이야기가 나오는가?

• 스프링은 다음 기술로 다형성 + DCP, DIP를 가능하게 지원
  • DI(Dependency Injection): 의존관계, 의존성 주입
  • DI 컨테이너 제공 (or IoC 컨테이너)
• 클라이언트 코드의 변경 없이 기능 확장
• 쉽게 부품을 교체하듯이 개발

스프링이 없던 시절로

• 옛날 어떤 개발자가 좋은 객체 지향 개발을 하려고 OCP, DIP 원칙을 지키면서 개발을 해보니, 너무 할일이 많았다. 배보다 배꼽이 크다!!!. 그래서 프레임워크로 만들어버림
• 순수하게 자바로 OCP, DIP 원칙들을 지키면서 개발을 해보면, 결국 스프링 프레임워크를 만들게 된다. (더 정확히는 DI 컨테이너)
• DI 개념은 말로 설명해도 이해가 잘 안된다. 코드로 봐야된다.

정리

실무 고민

• 하지만 인터페이스를 도입하면 추상화라는 비용이 발생한다.
• 기능을 확장할 가능성이 없다면, 구체 클래스를 직접 사용하고, 향후 꼭 필요할 때 리팩터링해서 인터페이스를 도입하는 것도 방법이다.

SRP 단일 책임 원칙

• 한 클래스는 하나의 책임만 가져야 한다!!
  1. 클라이언트 객체는 직접 구현 객체를 생성하고, 연결하고, 실행하는 다양한 책임을 가지고 있음.
  2. SRP 단일 책임 원칙을 따르면서 관심사를 분리함.
  3. 구현 객체를 생성하고 연결하는 책임은 Configuration이 담당.
  4. 클라이언트 객체는 실행하는 책임만 담당.

DIP 의존관계 역전 원칙

• 프로그래머는 "추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다."
• 의존성 주입은 이 원칙을 따르는 방법중 하나다.
  1. 하나의 클래스에서 추상화와 구체화 둘다 의존하게 되면 안된다! 개발자는 추상화에 의존해야 한다.

OCP

• 소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나 변경에는 닫혀 있어야 한다.
  1. 다형성 사용하고 클라이언트가 DIP를 지킴.
  2. 애플리케이션을 사용 영역과 구성 영역으로 나눔.
  3. Configuration이 클라이언트 코드에 주입 하므로 클라이언트 코드는 변경하지 않아도 됨.
  4. 소프트웨어 요소를 새롭게 확장해도 사용 영역의 변경은 닫혀 있다.

참조

인프런 김영한님 강의