Spring IoC(1) Spring Container, IoC, DI 개념 및 실습

Yeppi's 개발 일기·2022년 6월 5일

Spring

Spring&SpringBoot

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2/16

1. Spring Container

1) 동작

프리로딩

lazy-loading
- 클라이언트의 요청이 들어올 때까지 객체 생성을 늦춤
- Servlet

pre-loading
- 컨테이너가 생성될 때 XML 에 등록된 클래스의 객체를 생성
- Filter, Listener

동작 원리

xml 파일을 읽자마자(LOADING) 컨테이너 생성
- xml 파일로 컨테이너를 조절 및 설정
- Spring Container는 bean 에 등록된 순서대로 메모리에 띄움
- <beans> <bean>

컨테이너가 fruit.red 객체를 생성
클라이언트가 컨테이너에게 id가 apple 인 객체를 요청
컨테이너는 id가 apple 인 fruit.red 객체를 return

서블릿과 마찬가지로 디폴트 생성자만 호출 할 수 있음
- 디폴트 생성자는 자바 파일이 컴파일되는 순간, 자동으로 제공

Lockup이란?
- 스프링 컨테이너로부터 객체를 획득하는 것

❤️정리❤️

스프링 컨테이너는(GenericXmlApplicationContext)는 XML에 등록된 객체를 Pre-loading
스프링 컨테이너는 객체를 생성할 때 기본 생성자만 호출
스프링 컨테이너는 XML에 등록된 순서대로 객체를 생성

2) 종류

GenericXmlApplicationContext

파일 시스템이나 클래스 경로에 있는 XML 설정 파일을 로딩하여 구동하는 컨테이너
IoC, AOP

XmlWebApplicationContext

웹 기반의 스프링 애플리케이션을 개발할 때 사용하는 컨테이너

3) 파일 생성

소스 폴더 생성

생성 후, 해당 폴더에서 new-other 누른 후

applicationContext.xml

스프링 설정 파일
STS : 스프링 전용 개발 도구. 자동완성 가능

<?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">

	<!-- 스프링 컨테이너가 객체 생성할 클래스를 등록한다. -->
	<bean class="패키지명.클래스명"></bean>

</beans>

스프링 컨테이너 생성

개발자가 직접 생성 new → 서블릿 컨테이너보다 좀 더 명확
new GenericXmlApplicationContext("applicationContext.xml");

자세한 건 아래 실습을 참고하자

2. Spirng IoC

1) 개념

제어의 역전 =역제어

IoC (Inversion of Control)

어플리케이션 운용에 필요한 객체의 생성과 객체들 간의 의존관계를
자바 코드가 아닌 컨테이너가 모두 처리/관리하는 것

GenericXmlApplicationContext 사용
자바 코드 수정 없이, 실행 객체를 교체할 수 있음
일반적인 Java 객체를 new 로 생성하여 개발자가 관리하는 것 ❌
객체에 대한 제어를 Spring Container에게 관리를 전부 맡김 ⭕

👉 개발자에서 프레임워크로 제어의 객체 관리 권한이 넘어감
👉 스프링의 가장 큰 특징

2) 순제어

역제어 ↔ 순제어
객체에 대한 제어를 개발자가 자바코드로 일일히 제어
유지보수가 힘듦
전통적인 자바 프로그래밍 방식
TV tv = new SamsungTV();

3) 장점

IoC 가 좋은 이유 → 컨테이너가 모든 것을 해줌

xml 을 이용해서 컨테이너를 프리로딩함
xml 파일을 수정하면 실행되는 객체가 변경
- 자바코드는 수정하지 않음

👉 이때 왜 굳이 JAVA를 사용할까?
👉 IoC 를 제공하기 때문, 유지보수할 때 자바 코드를 수정하지 않음

4) xml 설정 및 태그

네임 스페이스

applicationContext.xml
해당 “네임 스페이스” 에 등록된 태그만 쓸 수 있다고 지정

http://www.springframework.org/schema/beans
beans에서 사용할 수 있는 기본 태그 종류

http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
xsd : xml 스키마 디스크립터

👉 스프링 컨테이너는 약속된 태그만 사용할 수 있다
👉 컨테이너가 해당 태그에 해당하는 클래스를 찾아서 객체를 프리로딩

이제 네임스페이스를 체크하여, 더 다양한 태그를 활용해보자

applicationContext.xml 파일에 네임스페이스가 자동으로 추가 되어 사용할 수 있는 context. 태그가 보여짐
```
    
```

👉 XML 파일에 새로운 네임스페이스를 추가하는 것
👉 = 스프링 컨테이너에게 전혀 다른 종류의 작업을 지시할 수 있음을 의미한다

import
- applicationContext.xml 하나만 로딩하면? 나머지 3개의 xml 파일도 같이 로딩할 수 있음
- 사실 잘 안쓰임

`<bean>`

Spring 컨테이너에서 관리되는 객체들
특정 클래스가 new 로 새로 생성된 객체

id 는 옵션
class 는 필수

별도의 id 를 지정하지 않으면? 자동으로 아래처럼 id 가 부여(#)
⇒ 복잡하기 때문에 내가 기억하기 쉬운 id 속성을 지정하는 것이 좋음

<bean> 태그에서 id는 생략 가능하다. 하지만 class 속성은 필수❗
id 를 통해 생성된 객체를 식별할 수 있어야 하기 때문에
id 속성 값을 반드시 전체 객체에서 유일해야 한다❗

👉 id 는 유니크해야한다 → 아이디로 객체 구분

id 속성 값은 자바의 변수명 규칙을 적용
- 원래는 변수명 규칙을 적용했는데, spring 버전올라가면서 안해도 됨!
- 그래도 사용하길 권장 → 기억하기 쉬움으로
  ex. t 0000000000v → 0이 몇 개…?

📌실습📌

User.java

// 1. 스프링 컨테이너 생성/구동
GenericXmlApplicationContext container = new GenericXmlApplicationContext("applicationContext.xml"); // 객체 생성되는 시점


// 2. 스프링 컨테이너로부터 id가 "tv"인 TV 타입의 객체를 획득(=Lockup)

TV tv = (TV) container.getBean("tv"); // 컨테이너에게 id가 "tv"인 객체 return해달라고함
tv.powerOn();
tv.volumeUp();
tv.volumeDown();
tv.powerOff();

// 3. 스프링 컨테이너를 종료
container.close();

applicationContext.xml

<bean id="tv" class="polymorphism.SamsungTV" init-method="멤버변수초기화" destroy-method="자원해제"></bean>

init-method
- 프리로딩하자마자 “멤버변수초기화” 하도록 지정
- 서블릿 init() 메서드와 동일
- 객체가 호출된 직후에

destroy-method
- 객체가 삭제되기 직전에 호출

👉 모든 컨테이너는 컨테이너가 종료되기 직전에
👉 컨테이너가 생성한 객체들을 먼저 메모리에서 제거하는 작업을 수행

`init-method` 속성

laza-init

lazy-init="true"
특정 객체를 Pre-loading이 아닌 Lazy-loding으로 생성하도록 함
lazy-init="false"
디폴트 값

메모리 낭비 방지 기능
- true 로 지정한 객체는 메모리에 로딩되지 않음

서블릿 객체는 메모리에 하나만 뜬다
→ 브라우저와 멀티스레드로 동작 = 스프링도 똑같음❗

scope

scope="prototype”
- 특정 객체를 요청(getBean()) 할 때마다 새로운 객체를 생성하여 return

scope="singleton”
- 디폴트 설정 값
- 하나의 객체만 유지
- 위 사진에서 주소 값이 동일

3. DI

1) 개념

Dependency Lookup

Lookup
위에서 다룬 내용
컨테이너 외부에서 클라이언트가
컨테이너가 생성한 객체 중 필요한 객체를 찾아달라고 요청

Dependency Injection

의존성 주입

의존 관계
가장 중요한 개념 중 하나
의존적인 객체를 직접 생성 및 관리 ❌
의존 관계에 있는 두 객체간의 관계를 외부에서 연결 ⭕

2) 장점

의존성으로부터 격리 → 코드 테스트에 용이
DI 를 통해, 불가능한 상황을 Mock와 같은 기술로 안정적인 테스트 가능
코드 확장 또는 변경 시 → 영향을 최소화 및 추상화
모듈의 결합도 감소 + 유연성 증가
순환참조 막기 가능
외부에서 내가 사용하는 객체를 주입시켜 주는 것

3) 인젝션 사용하기

의존 관계 시, NullpointerException 발생하는 경우

GoogleTV 는 스피커에 의존적
GoogleTV.java

    public class GoogleTV extends TV {
    	private SonySpeaker speaker;
    	
    	
    	public GoogleTV() {
    		System.out.println("===> GoogleTV 생성");
    	}
    	
    	public void powerOn() {
    		System.out.println("GoogleTV---전원 키기");
    	}
    
    	public void powerOff() {
    		System.out.println("GoogleTV---전원 끄기");
    	}
    	
    	public void volumeUp() {
    		// speaker = new SonySpeaker(); // 순제어 방식
    		speaker.volumeUp();
    	}
    	
    	public void volumeDown() {
    		speaker.volumeDown();
    	}
    }

SonySpeaker.java

    public class SonySpeaker {
    	public SonySpeaker() {
    		System.out.println("===> SonySpeaker 생성");
    	}
    	
    	public void volumeUp() {
    		System.out.println("SonySpeaker---소리 올리기");
    	}
    	
    	public void volumeDown() {
    		System.out.println("SonySpeaker---소리 내리기");
    	}
    }

volumeUp(), volumeDown() 에 NullpointerException 발생

NullpointerException 해결하려면?

순제어 방식 사용
- GoogleTV의 volumeUp(), volumeDown() 에 speaker = new SonySpeaker();
문제점
1. 메모리에 여러개가 생성
2. 의존관계가 바뀜

⇒ xml 파일에서 constructor-arg 로 해결(아래)

<방법 1> 생성자 인젝션

GoogleTV.java
- 디폴트 생성자가 호출되지 않음
- Speaker 객체를 매개변수로 받아서 → 멤버변수를 초기화할 수 있음
- NullpointerException 발생하지 않음!

    public class GoogleTV implements TV {
    	private Speaker speaker;
    	private int price;
    	
    	public GoogleTV() {
    		System.out.println("===> GoogleTV(1) 생성");
    	}
    	
    	public GoogleTV(Speaker speaker) {
    		System.out.println("===> GoogleTV(2) 생성"); // 출력
    		this.speaker = speaker;
    	}
    	
    	. . .
    
    ]

applicationContext.xml

    <bean id="speaker" class="polymorphism.SonySpeaker"></bean>
    <bean id="tv" class="polymorphism.GoogleTV">
    			<constructor-arg ref="speaker"></constructor-arg>
    			<constructor-arg value="1500000"></constructor-arg>
    </bean>

constructor-arg
- ref → 생성자인자로 id 가 speaker 인 객체를 넘기는 것
- value → 정수, 실수, 문자열같이 고정된 값을 할당 할 때

DI 기능을 하는 인터페이스, Extract Interface 만들기
- Alt+Shift+T
- 의존성을 주입할 파일에서 우클릭-Refator

자바에서 다형성 적용되는 개념과 동일
- SonySpeaker 든 AppleSpeaker 든 Speaker 인터페이스를 상속받음
- 자바코드 수정 없이 xml 수정만으로 사용 가능
- Speaker.java
```
public interface Speaker {
	void volumeUp();
	void volumeDown();
}
```

<방법 2> Setter 인젝션

위와 마찬가지로 Extract Interface 로 만들기

TV.java

public interface TV {
	public void powerOn();
	public void powerOff();
	public void volumeUp();
	public void volumeDown();
}

GoogleTV.java

public class GoogleTV implements TV {
	. . .
	
	// setter 인젝션
	public GoogleTV(Speaker speaker, int price) {
		System.out.println("===> GoogleTV(3) 생성");
		this.speaker = speaker;
		this.price = price;
	}

	public void setSpeaker(Speaker speaker) {
		System.out.println("---> setSpeaker() 호출");
		this.speaker = speaker;
	}

	public void setPrice(int price) {
		System.out.println("---> setPrice() 호출");
		this.price = price;
	}

	. . .
}

applicationContext.xml

<!-- Setter 인젝션 설정 -->	
		<bean id="speaker" class="polymorphism.AppleSpeaker"></bean>
		<bean id="tv" class="polymorphism.GoogleTV">
			<property name="speaker" ref="speaker"></property>
			<property name="price" value="100000"></property>
		</bean>

출력결과

`p` 네임스페이스 사용

아래 두 코드의 결과는 동일

기존 setter

<bean id="speaker" class="polymorphism.AppleSpeaker"></bean>
		<bean id="tv" class="polymorphism.GoogleTV">
			<property name="speaker" ref="speaker"></property>
			<property name="price" value="100000"></property>
		</bean>

p 사용

<bean id="speaker" class="polymorphism.SonySpeaker"></bean>
<bean id="tv" class="polymorphism.GoogleTV" p:speaker-ref="speaker" p:price="100000"></bean>

간결
가독성은 떨어짐

🍑 생성자 인젝션 VS 세터 인젝션 🍑

생성자 인젝션
<constructor-arg> 태그를 이용하여 생성자를 호출
세터 인젝션
<property> 태그를 이용하여 세터 메소드를 호출

실제 개발 시, 세터만 많이 사용

생성자 인젝션을 많이 사용하지 않는 이유
- 관리하기 힘들기 때문
- 매번 매개변수 초기화를 위한 새로운 생성자를 만들기 힘듦

4. 📌실습📌

1) 일반적인 encoding

기본적인 인코딩방식 : url 인코딩 방식
아래 코드처럼 필요할 때마다 계속해서 추가하면서 사용해야함
⇒ 매우 불편한 방식, 아래 실습에서 분리시켜보자

		String url = "www.naver.com/books/it?page=10&size=20&name=spring-boot";

        // Base 64 encoding
        Encoder encoder = new Encoder();
        String result = encoder.encode(url);
        System.out.println(result);
        
        // url encoding
        UrlEncoder urlEncoder = new UrlEncoder();
        String urlResult = urlEncoder.encode(url);
        System.out.println(urlResult);

2) 추상화를 적용시킨 encoding

Base64Encoder.java, UrlEncoder.java 의 공통적인 부분을
IEncoder.java 인터페이스로 추상화시켜 사용

Encoder.java 내부에 의존성이 있는 객체(현. 인터페이스 IEncoder)를 받을 변수를 만들고,
객체들을 처리하는 로직을 작성

main 에서 Encoder 객체를 생성하고, 필요한 인코딩 방식을 적용

👉 즉 Encoder 내부를 직접적으로 변경하지 않고, 외부(현. main)에서 주입하는 방식
👉 가독성, 편리성, 효율성 증가

Base64Encoder.java

public class Base64Encoder implements IEncoder{
    public String encode(String message) {
        return Base64.getEncoder().encodeToString(message.getBytes());
    }
}

UrlEncoder.java

public class UrlEncoder implements IEncoder{
    public String encode(String message) {
        try {
            return URLEncoder.encode(message, "UTF-8");
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

인터페이스 IEncoder.java

public interface IEncoder {
    String encode(String message);
}

DI 역할을 하는 Encoder.java

public class Encoder {
    private IEncoder iEncoder**; // 의존성이 있는 객체
    public Encoder(IEncoder iEncoder) { // 의존성이 있는 객체를 주입 받아서 처리(DI)
        // this.iEncoder = new Base64Encoder();
        // this.iEncoder = new UrlEncoder();

        // DI
        this.iEncoder = iEncoder;
    }
    public String encode(String message) {
        return iEncoder.encode(message);
    }
}

main.java

String url = "www.naver.com/books/it?page=10&size=20&name=spring-boot";

// 추상화
// new Encoder(외부에서 주입)
// Encoder 내부는 변경 안함

// Base 64 encoding
Encoder encoder = new Encoder(new Base64Encoder()); 
String result = encoder.encode(url);
System.out.println(result);

// url encoding
Encoder urlEncoder = new Encoder(new UrlEncoder());
String result2 = urlEncoder.encode(url);
System.out.println(result2);

출력결과

3) DI + IoC 활용

어노테이션 개념 및 은 Spring 시리즈 3번 을 참고해주세요

Base64, URL

Base64Encoder, UrlEncoder 파일에 @Component 를 붙여서, 제어의 역전이 일어나도록 함

// Spring 에 객체로 관리해달라는 요청/권한 넘김 -> Bean으로 만들어서 관리
@Component
public class Base64Encoder implements IEncoder{
	. . .
}

// Spring 에 객체로 관리해달라는 요청/권한 넘김 -> Bean으로 만들어서 관리
@Component
public class UrlEncoder implements IEncoder{
	. . .
}

ApplicationContextProvider.java
- text를 읽어들여서 주입시키는 클래스를 생성

import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.ApplicationContextAware;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class ApplicationContextProvider  implements ApplicationContextAware {
    private static ApplicationContext context;

    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        // (ApplicationContext applicationContext) 알아서 주입
        context = applicationContext;
    }

    public static ApplicationContext getContext() {
        return context;
    }
}

Encoder.java
- Spring 으로 객체관리를 넘길 때, 객체를 주입 받을 수 있는 장소를 생성
- set 메서드로 진행해야함

.
.
.
		// Spring 을 주입 받을 수 있는 장소 -> 변수 생성자, setMethod
    public void setIEncoder(IEncoder iEncoder) {
        this.iEncoder = iEncoder;
    }

main

SpringApplication.run(SpringIocApplication.class, args);
ApplicationContext context = ApplicationContextProvider.getContext();

Base64Encoder base64Encoder = context.getBean(Base64Encoder.class);
UrlEncoder urlEncoder = context.getBean(UrlEncoder.class);

Encoder encoder = new Encoder(base64Encoder);
String url = "www.naver.com/books/it?page=10&size=20&name=spring-boot";

String result = encoder.encode(url);
System.out.println(result);

encoder.setIEncoder(urlEncoder);
result = encoder.encode(url);
System.out.println(result);

실행결과

Encdoer에도 IoC 적용

@Component 가 위 실습에서 이미 적용되어 있는 상태에서, Encoder에도 적용하려면?
⇒
그러면 여러개의 @Component 가 만들어 지기 때문에
Spring은 어떤 컴포넌트를 매칭해야 할 지 결정 못함

@Qualifier("urlEncoder") 로 어떤 컴포넌트를 쓸지 지정해주면 됨
- 클래스의 앞글자를 소문자로 바꿔서

만약 클래스의 이름을 따로 지정해서 사용하고 싶다면?

Encoder.java

public Encoder(@Qualifier("**base74Encoder**") IEncoder iEncoder) { . . . }

Base64Encoder.java

**@Component**("**base74Encoder**")
public class Base64Encoder implements IEncoder{ . . . }

main

SpringApplication.run(SpringIocApplication.class, args);
ApplicationContext context = ApplicationContextProvider.getContext();

Encoder encoder = context.**getBean(Encoder.class)**;
String url = "www.naver.com/books/it?page=10&size=20&name=spring-boot";
String result = encoder.encode(url);
System.out.println(result);

출력결과
Base64Encoder.java의 내용이 잘 출력

d3d3Lm5hdmVyLmNvbS9ib29rcy9pdD9wYWdlPTEwJnNpemU9MjAmbmFtZT1zcHJpbmctYm9vdA==

4) Bean 사용

Bean 확인

main 클래스에서 해당 아이콘을 찾아보자(현. intellij)
현재 Bean 목록을 확인할 수 있다

여러개 Bean 등록

Encoder.java 를 @Component 로 등록하지않고, Bean 으로 직접 등록하는 방법

// @Configuration -> 한 클래스에서 여러개 Bean 등록
@Configuration
class AppConfig{

    // Base64Encoder 를 Spring 으로부터 주입받기
    @Bean("base64Encode")
    public Encoder encoder(Base64Encoder base64Encoder) {
        return new Encoder(base64Encoder);
    }

    // UrlEncoder 를 Spring 으로부터 주입받기
    @Bean("urlEncode")
    public Encoder encoder(UrlEncoder urlEncoder) {
        return new Encoder(urlEncoder);
    }
}

main

// bean 여러개 등록된 클래스 불러오기
Encoder encoder = context.getBean("urlEncode", Encoder.class);
String url = "www.naver.com/books/it?page=10&size=20&name=spring-boot";
String result = encoder.encode(url);
System.out.println(result);

❤️ 정리 ❤️

IoC
Spring 컨테이너가 관리하는 것
DI
객체를 주입받는 것
실제 프로젝트에서
객체(클래스)를 새로 만들지 않고, Spring의 context를 가져오는 형태로 사용
생성자, setMethod 등으로 직접 객체를 받아와서 사용

Yeppi's 개발 일기

imaginative and free developer. 백엔드 / UX / DATA / 기획에 관심있지만 고양이는 없는 예비 개발자👋

Spring IoC(1) Spring Container, IoC, DI 개념 및 실습

Spring&SpringBoot

1. Spring Container

1) 동작

프리로딩

동작 원리

❤️정리❤️

2) 종류

GenericXmlApplicationContext

XmlWebApplicationContext

3) 파일 생성

applicationContext.xml

스프링 컨테이너 생성

2. Spirng IoC

1) 개념

2) 순제어

3) 장점

4) xml 설정 및 태그

네임 스페이스

<bean>

📌실습📌

init-method 속성

laza-init

scope

3. DI

1) 개념

Dependency Lookup

Dependency Injection

2) 장점

3) 인젝션 사용하기

의존 관계 시, NullpointerException 발생하는 경우

NullpointerException 해결하려면?

<방법 1> 생성자 인젝션

<방법 2> Setter 인젝션

p 네임스페이스 사용

🍑 생성자 인젝션 VS 세터 인젝션 🍑

4. 📌실습📌

1) 일반적인 encoding

2) 추상화를 적용시킨 encoding

3) DI + IoC 활용

Base64, URL

Encdoer에도 IoC 적용

4) Bean 사용

Bean 확인

여러개 Bean 등록

❤️ 정리 ❤️

Framework 와 Spring 개념 및 특징

Spring IoC(2) @Annotaion 종류 및 활용

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`<bean>`

`init-method` 속성

`p` 네임스페이스 사용