[기본] #1 객체 지향 설계와 스프링

본 포스팅은 인프런 - 스프링 핵심 원리(기본편)을 강의를 바탕으로 공부하고 정리한 글입니다.

 

스프링

💡 스프링 역사

• 2003년 스프링 프레임 워크 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
• 2020년 9월 스프링 프레임워크 5.2.x, 스프링 부트 2.3.x
• 2022년 스프링 프레임워크 6.x, 스프링 부트 3.x

💡 스프링 기능

• 필수
  • 스프링 프레임워크
  • 스프링 부트
• 선택 
  
  • 스프링 데이터 : CRUD 관련
  • 스프링 세션 : 세션 관련
  • 스프링 시큐리티 : 보안 관련
  • 스프링 Rest Docs : api 문서 관련
  • 스프링 배치
  • 스프링 클라우드

 

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 : 코틀린, 그루비

최근에는 스프링 부트를 통해 스프링 프레임워크 기술을 편리하게 사용한다.

 

스프링 부트

• 스프링을 편리하게 사용할 수 있도록 지원, 최근에는 기본으로 사용
• 단독으로 실행할 수 있는 스프링 어플리케이션을 쉽게 생성
• Tomcat 같은 웹 서버를 내장해서 별도의 웹 서버를 설치하지 않아도 됨
• 손쉬운 빌드 구성을 위한 starter 제공 - https://start.spring.io/
• 스프링과 3rd parth(외부) 라이브러리 자동 구성
• 메트릭, 상태 확인, 외부 구성 같은 프로덕션 준비 기능 제공
• 관례에 의한 간결한 설정

스프링 단어의 의미?
스프링이라는 단어는 문맥에 따라 다르게 사용된다.
• 스프링 DI 컨테이너 기술
• 스프링 프레임워크
• 스프링 부트, 스프링 프레임워크 등을 모두 포함한 스프링 생태계

 

스프링의 핵심 개념

• 스프링은 자바 언어 기반의 프레임워크이다.
• 자바 언어의 가장 큰 특징은 객체 지향 언어라는 점이다.
• 스프링은 객체 지향 언어가 가진 강력한 특징을 살려내는 프레임워크이다.
• 스프링은 좋은 객체 지향 어플리케이션을 개발할 수 있게 도와주는 프레임워크라는 것이 핵심이다.

 

 

객체지향 프로그래밍

• 객체 지향 프로그래밍은 컴퓨터 프로그램을 명령어의 목록으로 보는 시각에서 벗어나 여러개의 독립된 단위, 즉 객체들의 모임으로 파악하고자 하는 것이다.
• 각각의 객체는 메세지를 주고받고, 데이터를 처리할 수 있다.(협력)
• 객체 지향 프로그래밍은 프로그램을 유연하고 변경이 용이하게 만들기 때문에 대규모 소프트웨어 개발에 많이 사용된다.
  • 유연하고 변경이 용이하다는 것은 컴퓨터 부품을 갈아 끼우듯이 컴포넌트를 쉽고 유연하게 변경하면서 개발할 수 있다는 것이다.

💡 객체 지향 특징

• 추상화
• 캡슐화
• 상속
• 다형성

 

다형성

다형성의 이해를 돕기 위해 역할(인터페이스)과 구현(인터페이스를 구현한 객체)으로 세상을 구분해서 생각해보도록 하겠다.

운전자 역할을 클라이언트라 보고 자동차 역할을 인터페이스, 자동차 구현을 인터페이스를 구현한 객체라 생각해보자.

• 운전자는 K3를 타다가 아반떼로 차를 바꿔도 운전을 할 수 있다. 자동차 역할에 대한 구현만 바뀌었을 뿐이기 때문이다.
• 즉, 자동차가 바뀌어도 운전자는 영향을 받지 않는다.
• 운전자는 자동차 역할에 대해서만 알고 있게 된다.
• 자동차 역할을 만들고 구현을 분리한 것은 운전자를 위한 것이다.
  분리를 통해 운전자는 자동차의 내부 구조를 알 필요 없이 자동차의 역할만 한다면 아무런 영향을 받지 않을 수 있다.
• 이렇게 되면 기존 자동차 역할만 할 수 있으면 어떠한 새로운 자동차도 나올 수 있다. (자동차 기종을 무한히 확장 가능)
• 이는 즉 클라이언트에게 영향을 주지 않고 새로운 기능을 제공할 수 있음을 뜻한다.
• 여기서 중요한 점은 운전자, 즉 클라이언트는 어떠한 변화도 주지 않아도 된다는 것이다.

 

💡 역할과 구현의 분리

• 위와 같이 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.
• 따라서 객체를 설계할 때 역할과 구현을 명확히 분리하는 것이 좋다
  • 객체 설계시 역할(인터페이스)을 먼저 부여하고, 그 역할을 수행하는 구현 객체 만든다.

 

자바 언어의 다형성

• 자바 언어의 다형성 활용
  • 역할 = 인터페이스
  • 구현 = 인터페이스를 구현한 클래스
• 자바의 오버라이딩은 다형성을 나타낸다.

save()를 호출할 때 MemoryMemberRepository 객체, JdbcMemberRepository 객체를 통해 호출하면
각각의 오버라이딩 된 메소드가 실행된다.

다형성으로 인터페이스를 구현한 객체를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다.

위 그림과 같이 클라이언트는 변경하지 않은 채 MemberRepository를 MemoryMemberRepository와 JdbcMemberRepository로 바꿀 수 있다.

 

다형성 정리

• 장점
  • 유연하고, 변경이 용이
  • 확장 가능한 설계
  • 클라이언트에 영향을 주지 않는 변경 가능
  • 인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요
• 한계
  • 역할(인터페이스) 자체가 변하면, 클라이언트, 서버 모두에 큰 변경이 필요하다.
  • 인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 가장 중요한 이유다 !

 

스프링과 객체지향

• 객체지향에서 다형성이 가장 중요하다.
• 스프링은 다형성을 극대화해서 이용할 수 있게 도와준다.
• 스프링의 제어의 역전(loC), 의존관계 주입(DI)은 다형성을 활용해서 역할과 구현을 편리하게 다룰수 있도록 지원한다.
• 스프링을 사용하면 마치 레고 블럭 조립하듯이! 공연 무대의 배우를 선택하듯이! 구현을 편리하게 변경할 수 있다.

 

 

SOLID

SOLID는 클린코드로 유명한 로버트 마틴이 좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙을 정리한 것이다.

• SRP : 단일 책임 원칙
• OCP : 개방-폐쇄 원칙
• LSP : 리스코프 치환 원칙
• ISP : 인터페이스 분리 원칙
• DIP : 의존관계 역전 원칙

 

SRP 단일 책임 원칙

(Single reponsibility principle)

• 하나의 클래스는 하나의 책임만 가져야 한다는 원칙
• 하나의 책임이라는 것은 모호할 수 있다.
• 중요한 기준은 변경이다. 변경이 있을 때 파급 효과가 적으면 단일 책임 원칙을 잘 따른 것이다.
  • 예) UI 변경, 객체의 생성과 사용을 분리

 

OCP 개방-폐쇄 원칙

(Open/closed principle)

• 소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나 변경에는 닫혀 있어야 한다.
• 다형성을 활용해 인터페이스를 구현한 새로운 클래스를 하나 만들어서 새로운 기능을 구현할 수 있다.(확장)
• 즉, 역할과 구현의 분리가 잘 이뤄지면 개방-폐쇄 원칙을 잘 따를 수 있다.

💡 문제점

• MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택한다.

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

• 구현 객체를 변경하려면 클라이언트 코드(MemberService)를 변경해야 한다.
• 분명 다형성을 사용했지만 OCP 원칙을 지킬 수 없다.
• 이를 해결하기 위해 객체를 생성하고, 연관관계를 맺어주는 별도의 조립, 설정자가 필요하다.

 

LSP 리스코프 치환 원칙

(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 원칙이다.
• 인터페이스를 구현한 구현체를 믿고 사용하려면, 이 원칙이 필요하다.

 

ISP 인터페이스 분리 원칙

(Interface segregation principle)

• 특정 클라이언트를 위한 인터페이스 여러개가 범용 인터페이스 하나보다 낫다.
• 즉, 인터페이스를 적당한 크기로 쪼개는 것이 중요하다는 것이다.
  • 자동차 인터페이스 → 운전 인터페이스, 정비 인터페이스로 분리
    사용자 클라이언트 → 운전자 클라이언트, 정비사 클라이언트로 분리
  • 분리하면 정비 인터페이스 자체가 변해도 운전자 클라이언트에 영향을 주지 않는다.
• 인터페이스가 명확해지고, 대체 가능성이 높아진다.

 

DIP 의존관계 역전 원칙

(Dependency inversion principle)

• 프로그래머는 추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다. 즉, 구현 클래스에 의존하지 말고 인터페이스에 의존하라는 것이다.
• 의존성 주입은 이 원칙을 따르는 방법 중 하나이다.
• 클라이언트가 인터페이스에 의존해야 유연하게 구현체를 변경할 수 있다. 구현체에 의존하게 되면 변경이 어려워진다.
• OCP에서 설명한 MemberService는 인터페이스에 의존하지만, 동시에 구현 클래스도 의존한다.
• MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택하기 때문이다.

MemberRepositoty m = new MemoryMemberRepository();

• 이는 DIP가 위반되었다고 볼 수 있다.

 

💡 정리

• 객체 지향의 핵심은 다형성이다.
• 하지만 다형성 만으로는 쉽게 부품을 갈아 끼우듯이 개발할 수 없다.
• 다형성 만으로는 구현 객체를 변경할 때 클라이언트 코드도 함께 변경된다.
• 따라서 다형성만으로는 OCP, DIP를 지킬수 없다.

 

 

DI, DI 컨테이너

• 스프링은 다형성 + OCP, DIP를 가능하도록 다음과 같은 기술을 지원한다.
  • DI(Dependency Injection) : 의존관계, 의존성 주입
  • DI 컨테이너 제공
• DI, DI 컨테이너를 사용하면 클라이언트 코드의 변경 없이 기능 확장이 가능하다.