[Spring]객체 지향 설계와 스프링

스프링의 역사

스프링의 역사 - 전설의 시작

· 2002년 로드 존슨 책 출간
· EJB의 문제점 지적
· EJB 없이도 충분히 고품질의 확장 가능한 애플리케이션을 개발할 수 있음을 보여줌.
· 30,000라인 이상의 기반 기술을 예제 코드로 선보임
· 여기에 지금의 스프링 핵심 개념과 기반 코드가 들어가 있음
· BeanFactory, ApplicationContext, POJO, 제어의 역전, 의존관계 주입
· 책이 유명해지고, 개발자들이 책의 예제 코드를 프로젝트에 사용
· 책 출간 직후 Juergen Hoeller(유겐 휠러), Yann Caroff(얀 카로프)가 로드 존슨에게 오픈소스 프로젝트를 제안
· 스프링의 핵심 코드의 상당수는 유겐 휠러가 지금도 개발
· 스프링 이름은 전통적인 J2EE(EJB)라는 겨울을 넘어 새로운 시작(봄)이라는 뜻으로 지음

스프링의 역사 - 릴리즈

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

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스프링이란?

스프링은 어떤 특정한 하나가 아닌 여러가지 기술들의 모음이라고 할 수 있다.

spring.io 페이지의 projects를 확인하면 더 많은 프로젝트들을 확인할 수 있다.

Spring makes Java simple.

여기서 핵심인 기술이 Spring Framework이며, 모든 기술들을 편리하게 사용하도록 도와주는게 Spring Boot이다.

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, 원격 접근, 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 parth(외부) 라이브러리 자동 구성
· 메트릭, 상태 확인, 외부 구성 같은 프로덕션 준비 기능 제공
· 관례에 의한 간결한 설정

스프링이라는 단어는 문맥에 따라 다르게 사용된다.

스프링 DI 컨테이너 기술, 스프링 프레임워크 이렇게 사용될 수도 있지만, 

대부분 스프링 부트, 스프링 프레임워크 등을 모두 포함한 스프링 생태계로 사용된다.

그렇다면 스프링의 핵심 개념, 컨셉은 무엇 일지를 생각해야 한다.

스프링의 개념과 컨셉을 모르고 기술을 배운다는 건 API 사용법만 숙지하는 것이다.

스프링 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

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좋은 객체 지향 프로그래밍이란?

객체 지향 프로그래밍

· 객체 지향 프로그래밍은 컴퓨터 프로그램을 명령어의 목록으로 보는 시각에서 벗어나 여러 개의 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 용이하다는 건 마치 레고 블럭을 조립하듯이, 키보드, 마우스 갈아 끼우듯이,

컴퓨터 부품 갈아 끼우듯이 컴포넌트를 쉽고 유연하게 변경하면서 개발할 수 있는 방법이다.

이것이 바로 객체지향의 유연하고 변경이 용이한 방법이다. 이것은 객체지향의 핵심인 다형성이다.

다형성을 실세계로 비유를 하면 운전자가 있고 자동차가 있는 상황에서 자동차 기종을 어떤 것으로 바꾸든

자동차라는 역할을 하는데에 있어서 운전자는 모두 운전이 가능하다. 또한 로미오와 줄리엣 뮤지컬을 찍는다는

가정을 하면, 로미오 역할을 누가 하든 줄리엣 역할을 누가하든 공연을 이루는 데 있어서 영향을 받지 않는다.

줄리엣은 로미오가 누가 되던지 영향을 받지 않으면 반대의 상황 또한 마찬가지이다.

이렇게 자동차라는 역할, 로미오라는 역할처럼 역할과 구현을 분리하는 것이 다형성의 핵심이다.

자바 언어에서의 다형성은 역할은 인터페이스이고, 구현은 인터페이스를 구현한 클래스, 구현 객체이다.

객체를 설계할 때에는 역할과 구현을 명확하게 분리해야 한다.

객체 설계 시 역할(인터페이스)을 먼저 부여하고, 그 역할을 수행하는 구현 객체를 만들어야 한다.

다형성의 본질

· 인터페이스를 구현한 객체 인스턴스를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다.
· 다형성의 본질을 이해하려면 협력이라는 객체 사이의 관계에서 시작해야 한다.
· 클라이언트 변경하지 않고, 서버의 구현 기능을 유연하게 변경할 수 있다.

역할과 구현을 분리 - 정리

· 실세계의 역할과 구현이라는 편리한 컨셉을 다형성을 통해 객체 세상으로 가져올 수 있음
· 유연하고, 변경이 용이
· 확장 가능한 설계
· 클라이언트에 영향을 주지 않는 변경 가능
· 인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요

역할과 구현을 분리 - 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

객체지향의 꽃은 다형성이라고 말할 수 있다. 스프링은 이러한 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 마치 레고 블럭 조립하듯이 구현을 편리하게 변경할 수 있다.

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좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙 (SOLID)

SOLID
클린 코드로 유명한 로버트 마틴이 좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙을 정리

SRP: 단일 책임 원칙 (single responsibility 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.

여기서 하나의 책임이라는 것은 모호하다. 클 수 있고, 작을 수 있다. 또한 문맥과 상황에 따라 다르다.

가장 중요한 기준은 변경이다. 변경이 있을 때 파급 효과가 적으면 단일 책임 원칙을 잘 따른 것이다.

예를 들면 UI 변경, 객체의 생성과 사용을 분리한 것이 있다.

 

OCP 개방-폐쇄 원칙 - Open/closed principle

소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나 변경에는 닫혀 있어야 한다.

기능을 확장하는데 코드를 변경해야 하는데 변경에는 닫혀 있어야 한다니 상당히 의아하다.

다형성을 생각해보자. 인터페이스를 구현한 새로운 클래스를 하나 만들어서 새로운 기능을 구현하는 것은

기존 코드를 변경하는 것이 아니다. 역할과 구현의 분리를 생각해야 한다.

이렇게 OCP 원칙을 지키면서 코드를 작성할 수 있지만, 문제점이 있다.

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

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

 

MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택한다.

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

구현 객체를 변경하려면 클라이언트 코드를 변경해야 한다.

분명 다형성을 사용했지만 OCP원칙을 지킬 수 없다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 객체를 생성하고, 연관관계를 맺어주는 별도의 조립, 설정자가 필요하다.

 

LSP 리스코프 치환 원칙 - Liskov substitution principle

프로그램의 객체는 프로그램의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 하위 타입의 인스턴스로 바꿀수 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 이야기이다.

예를 들면 자동차 인터페이스의 엑셀은 앞으로 가라는 기능, 뒤로 가게 구현하면 LSP위반, 느리더라도 앞으로 가야 한다.

 

ISP 인터페이스 분리 원칙 - Interface segregation principle

인터페이스 분리 원칙은 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 않는다.

인터페이스가 명확해지며, 대체 가능성이 높아진다.

 

DIP 의존관계 역전 원칙 - Dependency inversion principle

프로그래머는 "추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안 된다." 의존성 주입은 이 원칙을 따르는 방법 중 하나다.

쉽게 이야기해서 구현 클래스에 의존하지 말고, 인터페이스에 의존하라는 뜻이다.

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.

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

여기서 의존이라는 표현은 알고 있으면 의존한다라고 표현한다.

근데 OCP의 예제인 MemberService 클라이언트는 구현 클래스를 직접 선택하고 있다.

MemberRepository m = new MemoryMemberRepository(); 이것은 DIP 위반이다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 뭔가 더 필요하다.

 

정리

· 객체 지향의 핵심은 다형성
· 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.
· 뭔가 더 필요하다.

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객체 지향 설계와 스프링

스프링 이야기에 왜 객체 지향 이야기가 나오는가?

· 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

옛날 어떤 개발자가 좋은 객체지향 개발을 하려고 OCP, DIP 원칙을 지키면서 개발을 해보니, 너무 할 일이 많았다.

배보다 배꼽이 더 크다. 그래서 프레임워크로 만들어버렸다.

순수하게 자바로 OCP, DIP 원칙들을 지키면서 개발을 해보면, 결국 스프링 프레임워크를 만들게 된다.( DI 컨테이너 )

DI 개념은 말로 설명하기는 힘들다. 코드로 짜 봐야지 필요성을 알게 된다.

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정리

모든 설계에는 역할과 구현을 분리해야 한다.

자동차, 공연의 예시처럼 애플리케이션 설계도 공연을 설계하듯이 배역만 만들어두고,

배우는 언제든지 유연하게 변경할 수 있도록 만드는 것이 좋은 객체 지향 설계다.

이상적으로는 모든 설계에 인터페이스를 부여하는게 좋다.

하지만 인터페이스를 도입하면 추상화라는 비용이 발생한다.

기능을 확장할 가능성이 없다면, 구체 클래스를 직접 사용하고,

향후 꼭 필요할 때 리팩터링해서 인터페이스를 도입하는 것도 방법이다.

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출처: [인프런] 스프링 핵심 원리 - 기본편