JDBC, DataSource

애플리케이션 서버와 DB - 일반적인 사용법
1. 커넥션 연결: 주로 TCP/IP를 사용해서 커넥션을 연결한다.
2. SQL 전달: 애플리케이션 서버는 DB가 이해할 수 있는 SQL을 연결된 커넥션을 통해 DB에 전달한다.
3. 결과 응답: DB는 전달된 SQL을 수행하고 그 결과를 응답한다. 애플리케이션 서버는 응답 결과를 활용한다.

문제는 각각의 데이터베이스마다 커넥션을 연결하는 방법, SQL을 전달하는 방법, 그리고 그 결과를 응답 받는 방법이 모두 다르다는 점이다.

이런 문제를 해결하기 위해 JDBC라는 자바 표준이 등장한다.

JDBC 표준 인터페이스

JDBC는 자바에서 데이터베이스에 접속할 수 있도록 하는 자바 API이다. JDBC는 데이터베이스에서 자료를 쿼리하거나 업데이트하는 방법을 제공한다.

대표적으로 다음 3가지 기능을 표준 인터페이스로 정의해서 제공한다.

• java.sql.Connection - 연결
• java.sql.Statement - SQL을 담은 내용
• java.sql.ResultSet - SQL 요청 응답

자바는 이렇게 표준 인터페이스를 정의해두었다. 그런데 인터페이스만 있다고해서 기능이 동작하지는 않는다. 이 JDBC 인터페이스를 각각의 DB 벤더에서 자신의 DB에 맞도록 구현해서 라이브러리로 제공하는데, 이것을 JDBC 드라이버라 한다. 예를 들어서 MySQL DB에 접근할 수 있는 것은 MySQL JDBC 드라이버라 하고, Oracle DB에 접근할 수 있는 것은 Oracle JDBC 드라이버라 한다.

JDBC를 편리하게 사용하는 다양한 기술이 존재하는데 대표적으로 SQL Mapper와 ORM 기술로 나눌 수 있다.

• SQL Mapper

  • 장점: JDBC를 편리하게 사용하도록 도와준다.

    • SQL 응답 결과를 객체로 편리하게 변환해준다.
    • JDBC의 반복 코드를 제거해준다.

  • 단점: 개발자가 SQL을 직접 작성해야 한다.

  • 대표적 기술: 스프링 Jdbc Template, MyBatis

• ORM 기술
  • ORM은 객체를 관계형 데이터베이스 테이블과 매핑해주는 기술이다. 이 기술 덕분에 개발자는 반복적인 SQ을 직접 작성하지 않고, ORM 기술이 개발자 대신에 SQL을 동적으로 만들어 실행해준다. 추가로 각각의 데이터베이스마다 다른 SQL을 사용하는 문제도 중간에서 해결해준다.
  • 대표 기술: JPA, 하이버네이트, 이클립스링크
  • JPA는 자바 진영의 ORM 표준 인터페이스이고, 이것을 구현한 것으로 하이버네이트와 이클립스 링크 등의 구현 기술이 있다.

JDBC DriverManager 연결 이해

• JDBC는 java.sql.Connection 표준 커넥션 인터페이스를 정의한다.
• H2 데이터베이스 드라이버는 JDBC Connection 인터페이스를 구현한 org.h2.jdbc.JdbcConnection 구현체를 제공한다.

JDBC가 제공하는 DriverManager는 라이브러리에 등록된 DB 드라이버들을 관리하고, 커넥션을 획득하는 기능을 제공한다.

1. 애플리케이션 로직에서 커넥션이 필요하면 DriverManager.getConnection()을 호출한다.

2. DriverManager는 라이브러리에 등록된 드라이버 목록을 자동으로 인식한다. 이 드라이버들에게 순서대로 다음 정보를 넘겨서 커넥션을 획들할 수 있는지 확인한다.

   • URL
   • 이름, 비밀번호 등 접속에 필요한 추가 정보
   • 여기서 각각의 드라이버는 URL 정보를 체크해서 본인이 처리할 수 있는 요청인지 확인한다. 예를 들어서 URL이 jdbc:h2로 시작하면 이것은 h2 데이터베이스에 접근하기 위한 규칙이다. 따라서 H2 드라이버는 본인이 처리할 수 있으므로 실제 데이터베이스에 연결해서 커넥션을 획득하고 이 커넥션을 클라이언트에 반환한다.

3. 이렇게 찾은 커넥션 구현체가 클라이언트에 반환된다.

참고
lombok의 @Data를 사용하면 equals and hashcode를 자동으로 만들어준다.

커넥션 풀

데이터베이스 커넥션을 획들할 때는 다음과 같은 복잡한 과정을 거친다.
1. 애플리케이션 로직은 DB 드라이버를 통한 커넥션을 조회한다.
2. DB 드라이버는 DB와 TCP/IP 커넥션을 연결한다. 물론 이 과정에서 3 way handshake 같은 TCP/IP 연결을 위한 네트워크 동작이 발생한다.
3. DB 드라이버는 TCP/IP 커넥션이 연결되면 ID, PW와 기타 부가정보를 DB에 전달한다.
4. DB는 ID, PW를 통해 내부 인증을 완료하고, 내부에 DB 세션을 생성한다.
5. DB는 커넥션 생성이 완료되었다는 응답을 보낸다.
6. DB 드라이버는 커넥션 객체를 생성해서 클라이언트에 반환한다.

이렇게 커넥션을 새로 만드는 것은 과정도 복잡하고 시간도 많이 소모되는 일이다.
DB는 물론이고 어플리케이션 서버에서도 TCP/IP 커넥션을 새로 생성하기 위한 리소스를 매번 사용해야 한다.

이런 문제를 한번에 해결하는 아이디어가 바로 커넥션을 미리 생성해두고 사용하는 커넥션 풀이라는 방법이다.
커넥션 풀은 이름 그대로 커넥션을 관리하는 풀이다.

• 애플리케이션 로직은 커넥션 풀에서 받은 커넥션을 사용해서 SQL을 데이터베이스에 전달하고 그 결과를 받아서 처리한다.
• 커넥션을 모두 사용하고 나면 이제는 커넥션을 종료하는 것이 아니라, 다음에 다시 사용할 수 있도록 해당 커넥션을 그대로 커넥션 풀에 반환하면 된다. 여기서 주의할 점은 커넥션을 종료하는 것이 아니라 커넥션이 살아있는 상태로 커넥션 풀에 반환해야 한다는 것이다.

DataSource

애플리케이션 로직에서 DriverManager를 사용해서 커넥션을 획득하다가 HikariCP 같은 커넥션 풀을 사용하도록 변경하려면 커넥션을 획득하는 애플리케이션 코드도 함께 변경해야 한다. 의존관계가 DriverManager에서 HikariCP로 변경되기 때문이다.

• 자바에서는 이런 문제를 해결하기 위해 javax.sql.DataSource라는 인터페이스를 제공한다.
• DataSource는 커넥션을 획득하는 방법을 추상화하는 인터페이스이다.
• 이 인터페이스의 핵심 기능은 커넥션 조회 하나이다.

참고자료: 스프링 DB 1편 - 데이터 접근 핵심 원리(인프런 김영한)