[Spring 핵심원리 - 기본] 객체 지향 설계와 스프링

이 글은 인프런 김영한님의 Spring 강의를 바탕으로 개인적인 정리를 위해 작성한 글입니다.

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자바 진영의 표준 기술이었던 Enterprise Java Beans (EJB)는 복잡하고 어려우며 의존적이고 느렸음.

스프링

2002년 로드 존슨 책 출간

• EJB의 문제점 지적
• 지금의 스프링 핵심 개념과 기반 코드가 들어있음
• BeanFactory, ApplicationContext, POJO, 제어 역전, 의존관계 주입
• 단순함의 승리 현재 사실상 표준 기술

EJB 엔티티빈 기술을 대체 ->  하이버네이트 -> JPA

JPA는 인터페이스이다. 따라서 구현체가 필요한데, 대표적인 구현체는 하이버네이트, EclipseLink 등이 있다.

 

스프링 생태계

스프링은 여러 가지 기술들의 모음.

• 스프링 프레임워크: 스프링의 핵심
• 스프링 부트: 여러 스프링 기술들을 편리하게 사용하도록 도와줌
• 스프링 데이터: CRUD를 편리하게 사용할수 있도록 도와주는 기술
• 스프링 세션: 세션 기능을 편리하게 사용할 수 있도록 도와줌
• 스프링 시큐리티: 보안과 관련
• 스프링 Rest Docs: API 문서를 편리하게 해줌
• 스프링 배치: 배치 처리에 특화된 기술
• 스프링 클라우드: 클라우드에 특화된 기술

 

스프링 프레임워크 

• 핵심 기술: 스프링 DI 컨테이너, AOP, 이벤트
• 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: 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

 

스프링의 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

 

객체지향 프로그래밍

객체 지향 특징

• 추상화 (Abstraction) : 공통의 속성이나 기능을 묶어 이름을 붙이는 것
  Ex. 객체들을 묶는 클래스를 정의
• 캡슐화 (Encapsulation) : 하나의 목적에 따라 데이터의 구조와 데이터를 다루는 방법들을 결합시켜 묶는 것
  Ex. 변수와 함수를 하나로 묶는 것 (외부에서는 오로지 함수를 통해서만 접근)
• 상속 (Inheritance) : 상위 개념의 특징을 하위 개념이 물려받는 것
  Ex. 부모 클래스에서 특정 기능을 추가하고 싶다면 상속하여 특정 기능을 추가한 자식 클래스를 생성
• 다형성 (Polymorphism) : 하나의 객체가 여러 가지 형태를 가질 수 있는 것
  Ex. 오버라이딩, 오버로딩

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.

 

다형성이란(사용자와 인터페이스, 구현체)

역할과 구현 구분하는 시각이다.

자동차 역할을 K3, 아반떼, 테슬라 세 개의 다른 자동차가 구현을 함.

운전자는 K3를 타다 아반떼로 자동차를 바꿔도 운전을 할 수 있다.

왜냐면 자동차 역할에 대한 구현만 바뀌었을뿐, 자동차가 바뀌어도 운전자에게 영향을 주지 않기 때문.

역할과 구현을 분리했기 때문에 운전자는 자동차 인터페이스 (역할)만 알 뿐, 그 내부 구조 (구현)는 몰라도 된다.

클라이언트에 영향을 주지 않고 새로운 기능을 제공하며, 무한히 확장할 수 있다.

역할 & 구현으로 세상을 구분했기 때문에새로운 자동차가 나와도 클라이언트는 배우지 않아도 된다.

 

로미오 역할을 하는 사람은 장동건이어도, 원빈이어도 된다. (구현을 대체 가능)

로미오 역할을 하는 사람은 줄리엣 역할을 누가 하는지 몰라도 된다. (역할만 알면 됨)

줄리엣 역할의 구현이 바뀐다 한들 로미오 역할에 영향을 주지 않음. 다른 대상으로 대체가 가능

 

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 변경 되어도 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 부여, 이후 그 역할을 수행하는 구현 객체를 만든다.

 

객체의 협력 관계

혼자 있는 객체는 없다.

• 클라이언트: 요청, 서버: 응답
• 수많은 객체 클라이언트와 객체 서버는 서로 협력 관계를 가진다.

 

자바 언어의 다형성

오버라이딩을 예로들면

java
public class MemberService {
		private MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();
//		private MemberRepository memberRepository = new JdbcMemberRepository();
}

오버라이딩 된 메서드가 실행된다.

이는 다형성으로 인터페이스를 구현한 객체를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다.

MemberService(클라이언트)는 MemberRepository에 의존적이다.

 

 

다형성의 본질

• 인터페이스를 구현한 객체 인스턴스를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다.
• 다형성의 본질을 이해하려면 협력이라는 객체 사이의 관계에서 시작해야 한다.

클라이언트를 변경하지 않고, 서버의 구현 기능을 유연하게 변경할 수 있다.

역할과 구현을 분리

• 유연하고, 변경이 용이 → 확장 가능한 설계
• 클라이언트에 영향을 주지 않는 변경 가능
• 인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요
• 역할(인터페이스) 자체가 변하면, 클라이언트, 서버 모두에 큰 변경이 발생한다.

 

스프링과 객체 지향

• 다형성이 가장 중요
• 스프링은 다형성을 극대화해서 이용할 수 있게 도와준다.
• 스프링의 제어 역전(IoC), 의존관계 주입(DI)은 다형성을 활용해 역할과 구현을 편리하게 다룰 수 있도록 지원한다.
• 스프링을 사용하면 공연 무대의 배우를 선택하듯이! 구현을 편리하게 변경할 수 있다.

 

좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙(SOLID)

클린코드 저자 로버트 마틴이 정리한 좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙

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

 

SRP: 단일 책임 원칙(single responsibility principle)

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

 

OCP: 개방-폐쇄 원칙 (Open-Closed Principle)

• 소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나 변경에는 닫혀 있어야 한다.
• 코드의 변경 없이 기능을 확장할 수 있어야 한다. → 다형성
• 인터페이스를 구현한 새로운 클래스를 만들어 새로운 기능을 구현
• 역할과 구현의 분리

 

문제점

public class MemberService {
private MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();
// private MemberRepository memberRepository = new JdbcMemberRepository();
}

• MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택
• 구현 객체를 변경하려면 클라이언트 코드를 변경해야 한다.
• 다형성을 사용했지만 OCP 원칙을 지킬 수 없다. (클라이언트의(MemberSerivce) 기존 코드 변경)
• 객체를 생성하고, 연관관계를 맺어주는 별도의 조립, 설정자가 필요하다. (Spring의 DI / IoC 필요)

 

LSP: 리스코프 치환 원칙 (Liskov Substitution Principle)

• 객체는 프로그램의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 하위 타입의 인스턴스로 바꿀 수 있어야 한다.
• 다형성에서 하위 클래스는 인터페이스 규약을 다 지켜야 한다.
• 인터페이스를 구현한 구현체를 믿고 사용하려면, 이 원칙이 필요하다.
• 단순히 컴파일에 성공하는 것을 넘어서는 이야기
  Ex. 자동차 인터페이스의 엑셀은 앞으로 가라는 기능, 뒤로 가게 구현하면 LSP를 위반한 것.

 

ISP: 인터페이스 분리 원칙 (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 인터페이스가 변해도 운전자 클라이언트에 영향을 주지 않음.
• 인터페이스가 명확해지고, 대체 가능성이 높아진다.

 

DIP: 의존관계 역전 원칙 (Dependency Inversion Principle)

• 추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안 된다.
• 클라이언트 코드는 구현 클래스가 아닌, 인터페이스에 의존해야 한다.
• 구현이 아닌 역할(Role)에 의존하게 해야 한다.
• 클라이언트가 인터페이스에 의존해야 유연하게 구현체를 변경할 수 있다.
  구현체에 의존하게 되면 변경이 아주 어려워진다.

 

문제점

public class MemberService {
private MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();
// private MemberRepository memberRepository = new JdbcMemberRepository();
}

MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();
→ MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택 (구현에 의존)

정리
객체 지향의 핵심은 다형성
다형성 만으로는 쉽게 부품을 갈아 끼우듯 개발할 수 없다.
다형성 만으로는 구현 객체를 변경할 때 클라이언트 코드도 함께 변경 된다.
다형성 만으로는 OCP, DIP를 지킬 수 없다.

 

객체 지향 설계와 스프링

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

순수 자바로 OCP, DIP 원칙을 지키며 개발을 하면, 결국 스프링의 DI 컨테이너를 사용하게 된다.

최종 정리
모든 설계에 역할과 구현을 분리하자.
애플리케이션 설계도 공연을 설계하듯이 배역만 만들어두고, 배우는 언제든 유연하게 변경할 수 있도록 만드는 것이 좋은 객체 지향 설계다.
이상적으로는 모든 설계에 인터페이스를 부여하자.