[SPRING 기본] 객체 지향 설계와 스프링 강의 내용을 복기해보자!

1. 스프링의 역사

• 로드 존슨이 2002년 < expert one-on-one J2EE Design and Development >라는 저서를 EJB의 문제점을 지적하며 출간하였는데, 이때 선보인 코드가 기초가 되었으면 이게 바로 스프링이 되었다.
• EJB 없이도 충분히 고품질의 확장 가능한 애플리케이션을 개발할 수 있음을 보여주고, 30,000라인 이상의 기반 기술을 예제 코드로 선보였다.
• 여기에 지금의 스프링 핵심 개념과 기반 코드가 들어가 있다. ( BeanFactory, ApplicationContext, POJO, 제어의 역전, 의존관계 주입 등 )
• 책 출간 직후 유겐 휠러, 얀 카로프가 로드 존슨에게 오픈소스 프로젝트를 제안했고, 스프링의 핵심 코드의 상당수는 유겐 휠러가 지금도 개발하고 있다.
• 스프링 이름은 전통적인 J2EE(EJB)라는 겨울을 넘어 새로운 시작이라는 뜻으로 지음.

[ 릴리즈 ]

• 2003년 스프링 프레임워크 1.0 출시 - XML
• 2006년 스프링 프레임워크 2.0 출시 - XML 편의 기능 지원
• 2009년 스프링 프레임워크 3.0 출시 - 자바 코드로 설정
• 2013년 스프링 프레임워크 4.0 출시 - 자바8
• 2014년 스프링 부트 1.0 출시
• 2017년 스프링 프레임워크 5.0, 스프링 부트 2.0 출시 - 리엑티브 프로그래밍 지원
• 2020년 9월 기준 스프링 프레임워크 5.2.x, 스프링 부트 2.3.x

 

2. 스프링이란?

[ 스프링생태계 ]

스프링은 어떤 특정한 하나가 아니라 여러 가지 기술들의 모음이라고 볼 수 있다.
먼저, 가장 핵심이 되는 스프링 프레임워크, 여러 스프링 기술들을 편리하게 사용할 수 있도록 도와주는 스프링 부트 그 외 스프링 데이터, 스프링 세션, 스프링 시큐리티, 스프링 Rest Docs, 스프링 배치, 스프링 클라우드 등이 있다.

 

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: 자바, 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 애플리케이션을 쉽게 생성
• Tomcat 같은 웹 서버를 내장해서 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. 스프링의 핵심 개념

[ 스프링의 진짜 핵심 ]

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

고민해보기: 그렇다면 '좋은' 객체 지향 프로그램은 뭘까..?

 

4. 좋은 객체지향 프로그래밍

[ 객체 지향 프로그래밍 ]

 

객체 지향 프로그래밍은 컴퓨터 프로그램을 명령어의 목록으로 보는 시각에서 벗어나 여러개의 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.

 

유연하고, 변경이 용이?

• 레고 블럭 조립하듯이
• 키보드, 마우스 갈아 끼우듯이
• 컴퓨터 부품 갈아 끼우듯이
• 컴포넌트를 쉽고 유연하게 변경하면서 개발할 수 있는 방법

영한님께서 '객체지향의 개념중 객체지향의 꽃은 다형성' 이라고 생각하신다며, 다형성을 실세계와 비유를 하시면서 설명해주셨다. 평소 이론적으로, 조금은 러프하게만 이해하고 있었던 다형성의 개념을 확실하게 흡수할 수 있었다.

4-1. 다형성

[ 다형성의 실세계 비유 ]

 

- 실세계와 객체 지향을 1:1로 매칭할 수는 없지만, 그래도 실세계의 비유로 다형성을 이해하기에는 좋음

- 역할과 구현으로 세상을 구분

• (예시) 운전자 - 자동차 : 자동차는 전진, 후진, 브레이크 등의 자동차 역할이 있고 그 역할을 구현한 K3, 아반떼, 테슬라 모델3 등이 있다. -> 운전자는 차종이 바뀌어도 운전만 할 수 있다면 아무런 영향을 받지 않는다.
• (예시) 공연무대(로미오와 줄리엣) : 로미오, 줄리엣의 역할이 있고 그 역할을 구현하는 배우가 존재한다.
• 키보드, 마우스, 세상의 표준 인터페이스들
• 정렬 알고리즘

 

[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

• 자바 언어의 다형성을 활용
• 역할 = 인터페이스
• 구현 = 인터페이스를 구현한 클래스, 구현 객체
• 객체를 설계할 때 역할과 구현을 명확히 분리
• 객체 설계시 역할(인터페이스)을 먼저 부여하고, 그 역할을 수행하는 구현 객체 만들기

 

객체의 협력이라는 관계부터 생각

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

참고: 단순히 객체끼리 요청하고 응답을 줄 수도 있지만, 개념이 커지면 서버끼리, 시스템끼리 요청을 주고받을 수도 있다.

참고: 응답이라는 개념이 리턴 값이 꼭 없어도 된다. 내부적으로 프린트할 수도 있고, 리턴 값이 void 일 수도 있다. 클라이언트가 요청하는 행위를 하는 게 응답이라 보면 된다. 요청 행위를 하면 요청 - 응답이 이루어진 것이다.

 

[ 자바 언어의 다형성 ]

• 오버라이딩을 떠올려보자
• 오버라이딩 된 메서드가 실행
• 다형성으로 인터페이스를 구현한 객체를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다.
• 물론 클래스 상속 관계도 다형성, 오버라이딩 적용가능

[ 정리 ]

• 인터페이스를 구현한 객체 인스턴스를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다.
• 다형성의 본질을 이해하려면 협력이라는 객체사이의 관계에서 시작해야함
• 클라이언트를 변경하지 않고, 서버의 구현 기능을 유연하게 변경할 수 있다.
• 확장 가능한 설계중요! : 인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요하다.

[ 한계 ]

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

[ 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.참고: 의존한다는 것? '내가 쟤를 알고 있어!' 라는 것으로 이해하자.

스프링과 객체지향 설계를 제대로 이해하려면 다형성 외에 SOLID라고 하는 좋은 객체지향 설계의 5가지 원칙을 알아야한다.

 

 

5. 좋은 객체지향 설계의 5가지 원칙 - SOLID

• SRP : 단일 책임 원칙 (Single Responsibility Principle)
• OCP : 개방-폐쇄 원칙 (Open-Closed Principle)
• LSP : 리스코프 치환 원칙 (Liskov Subsitution Principle)
• ISP : 인터페이스 분리 원칙 (Interface Segregation Principle)
• DIP : 의존관계 역전 원칙 (Dependency Inversion Principle)

(1) 단일 책임 원칙 (SRP : Single Responsibility Principle)

- 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

 

(2) 개방-폐쇄 원칙 (OCP : Open-Closed Principle)

- 소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나 변경에는 닫혀 있어야 한다.

- 다형성을 활용해보자.

- 인터페이스를 구현한 새로운 클래스를 하나 만들어서 새로운 기능을 구현

 

[ 문제점 ]

 

기존 코드

public class MemberService {

    private MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();
}

 

변경 코드

public class MemberService {

    // private MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();
    private MemberRepository memberRepository = new JdbcMemberRepository();
}

 

- MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택하고 있다.

MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository(); // 기존 코드 MemberRepository memberRepository = new JdbcMemberRepository(); // 변경 코드

- 구현 객체를 변경하려면 클라이언트 코드를 변경해야 한다.

- 분명 다형성을 사용했지만 OCP 원칙을 지킬 수 없다.

- 해결 : 객체를 생성하고, 연관관계를 맺어주는 별도의 조립, 설정자가 필요하다. -> DI, IoC

 

(3) 리스코프 치환 원칙 (LSP : Liskov Substitution Principle)

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

- 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, 느리게 가더라도 앞으로 가야함

 

(4) 인터페이스 분리 원칙 (ISP : 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 않음

- 인터페이스가 명확해지고, 대체 가능성이 높아진다.

 

(5) 의존관계 역전 원칙 (DIP : Dependency Inversion Principle)

- 프로그래머는 추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다. 의존성 주입은 이 원칙을 따르는 방법 중 하나다.

- 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.

- OCP에서 설명한 MemberService는 인터페이스에 의존하지만, 구현 클래스도 동시에 의존한다.

- MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택 -> DIP 위반

 

 [ 정리 ]

• 객체 지향의 핵심은 다형성
• 하지만 다형성 만으로는 쉽게 부품을 갈아 끼우듯이 개발할 수 없다.
• 다형성 만으로는 구현 객체를 변경할 때 클라이언트 코드도 함께 변경된다.
• 다형성 만으로는 OCP, DIP를 지킬 수 없다.
• 스프링은 다음 기술로 다형성 + OCP, DIP를 가능하게 지원

1. DI(Dependency Injection): 의존관계, 의존성 주입 2. DI 컨테이너 제공 결과 : 클라이언트 코드의 변경 없이 기능 확장 -> 쉽게 부품을 교체하듯이 개발

• 모든 설계에 역할과 구현을 분리하자.
• 애플리케이션 설계도 공연을 설계 하듯이 배역만 만들어두고, 배우는 언제든지 유연하게 변경할 수 있도록 만드는 것이 좋은 객체 지향 설계다.

[ 실무고민 ]

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

이상적으로는 모든 설계에 인터페이스를 도입하면 좋지만, 무분별하게 남발하게 되면 추상화라는 비용이 발생한다. 추상화가 되어 버리면 코드를 똭! 열었을 때 인터페이스만 보여 구현 클래스를 확인하려면 개발자 코드를 한번 더 열어봐야 한다. 이런 식으로 코드가 추상화가 되면 장점만 있는 게 아니라 단점도 존재한다. 장점이 단점을 넘어설 때 선택해야 한다.