[스프링 핵심 원리 - 기본편] 객체 지향 설계와 스프링

스프링의 등장

• 당시 주로 사용되던 기술은 EJB였다
• EJB는 굉장히 많은 장점과 기능이 존재하였지만, 그만큼 단점도 많았다
• 이를 극복하고자 등장한 프레임워크가 Spring이다

 

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🍃 스프링이란?

스프링의 생태계

• Spring은 하나의 기술이 아닌, 여러 기술의 모음이라고 할 수 있다
• 스프링 데이터 - 스프링과 DB 연동
• 스프링 Rest Docs - 문서화 작업을 편리하게 해주는 기능
• 이 중에서 핵심은 스프링 프레임워크이고, 이 모든 기술들을 쉽게 사용하도록 도와주는 기술이 스프링 부트이다

 

 

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 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

 

 

스프링 단어?

스프링이라는 단어는 문맥에 따라 다르게 사용된다

• 스프링 DI 컨테이너 기술
• 스프링 프레임워크
• 스프링 부트, 스프링 프레임워크 등을 모두 포함한 스프링 생태계

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🤔 스프링은 왜 만들었을까?

스프링의 핵심 개념과 컨셉

• 스프링은 자바 언어 기반의 프레임워크이다
• 자바 언어의 가장 큰 특징은 객체 지향 언어라는 것이다
• 스프링은 객체 지향 언어가 가진 강력한 특징을 살려내는 프레임워크
  • 이전 EJB를 사용했을 때는 자바의 객체지향적인 특성을 거의 활용하지 못했다
  • 그러나 스프링의 등장 이후 객체지향적인 프로그래밍이 쉬워져서 많은 개발자가 열광했다
• 스프링은 좋은 객체 지향 애플리케이션을 개발할 수 있게 도와주는 프레임워크

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😊 좋은 객체 지향 프로그래밍이란?

객체 지향의 특징

• 추상화
• 캡슐화
• 상속
• 다형성

 

 

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 용이하다 : 부품을 조립하듯이 컴포넌트를 쉽고 유연하게 변경하면서 개발할 수 있다!

 

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다형성 (Polymorphism)

다형성을 쉽게 이해하기 위해서는 실제 세계를 역할과 구현으로 구분해서 보면 좋다!

 

• 자동차의 역할을 K3, 아반떼, 테슬라로 구현을 했다
• 즉, 3개의 자동차 모두 자동차의 역할을 수행한다
• 운전자는 자동차의 역할(interface)에 대한 이해가 있다면 구현된 자동차가 바뀌어도 영향을 받지 않는다
  • 운전자는 자동차의 내부 구현에 대해 몰라도, 자동차 인터페이스에 대한 이해만 있으면 사용이 가능하다
  • 또한 자동차의 구현 방식이 달라지거나 다른 자동차로 변경하여도 운전자에게는 아무런 영향도 끼치지 않는다
  • 즉, 클라이언트에게 영향을 주지 않고 새로운 기능을 제공할 수 있다는 것이다!
• 따라서 운전자는 자동차에 대해 유연하고 변경에 용이하다!

 

 

• 로미오 역할과 줄리엣 역할은 다양한 배우들로 대체가 가능하다
• 즉, 변경에 용이하다는 것이다!

 

 

역할과 구현의 분리 - 개념 및 장점

• 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 활용한다
  • 역할 = 인터페이스, 구현 = 인터페이스를 구현한 클래스 또는 구현 객체
  • 객체를 설계할 때 역할과 구현을 명확하게 분리한다
  • 객체 설계 시 역할(인터페이스)을 먼저 부여하고, 그 역할을 수행할 구현 객체를 만든다

 

 

객체의 협력이라는 관계부터 생각하자!

• 혼자 있는 객체는 없다
• 클라이언트는 요청을 하고, 서버는 응답을 한다
• 따라서 수많은 객체 클라이언트와 객체 서버는 서로 협력 관계를 갖는다

 

 

 

자바 언어의 다형성

• 자바에서는 오버라이딩을 통해 다형성을 지원한다
• 오버라이딩은 자바의 기본 문법으로, 오버라이딩 된 메서드가 실행된다
• 다형성으로 인터페이스를 구현한 객체를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다
• 물론 클래스 상속 관계도 다형성 및 오버라이딩 적용이 가능하다

 

 

 

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 구현의 분리 - 정리

• 실세계의 역할과 구현이라는 편리한 컨셉을 다형성을 통해 객체 세상으로 가져올 수 있다
• 유연하고 변경이 용이하여 확장 가능한 설계를 할 수 있다
• 클라이언트에 영향을 주지 않고 변경이 가능하다
• 인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요하다

 

 

역할과 구현의 분리 - 한계

• 역할(인터페이스) 자체가 변하는 경우 클라이언트, 서버 모두에 큰 변경이 발생한다
• 따라서 인터페이스를 변경이 없도록 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요하다

 

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스프링과 객체 지향

• 다형성이 가장 중요한 개념이다
• 스프링은 다형성을 극대화하여 이용할 수 있게 도와준다
• 스프링에서 얘기하는 제어의 역전(IoC), 의존 관계 주입(DI)은 다형성을 활용해서 역할과 구현을 편리하게 다룰 수 있도록 지원한다
• 스프링을 사용하면 마치 레고 블럭을 조립하듯이 구현을 편리하게 변경할 수 있는 것이다!

 

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좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙 (SOLID)

SOLID

클린코드로 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 Subsititution 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 수도 있고, 작을 수도 있다
  • 문맥과 상황에 따라 다르다
• 중요한 기준은 변경이다
  • 변경이 있을 때 파급 효과가 적으면 단일 책임 원칙을 잘 따른 것이다
  • ex) UI 변경, 객체의 생성과 사용을 분리

 

 

OCP : 개방-폐쇄 원칙

Open/Closed principle

• 소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나 변경에는 닫혀 있어야 한다
• 다형성을 활용하면 가능해진다
• 인터페이스를 구현한 새로운 클래스를 하나 만들어서 새로운 기능을 구현한다
• 지금까지 배운 역할과 구현의 분리를 생각해보자

 

OCP 원칙을 지키지 않은 코드의 문제점

• MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택하고 있다
  • MemberRepository m = new MemoryMemberRepository(); //기존 코드
  • MemberRepository m = new JdbcMemberRepository(); //변경 코드
• 구현 객체를 변경하려면 클라이언트 코드를 변경해야 한다
• 분명 다형성을 사용했지만 OCP 원칙을 지킬 수 없다
• 이 문제를 어떻게 해결해기 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 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, 느리더라도 앞으로 가야함

 

 

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 인터페이스 자체가 변해도 운전자 클라이언트에 영향을 주지 않음
• 인터페이스가 명확해지고, 대체 가능성이 높아진다

 

 

DIP : 의존관계 역전 원칙

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
• 그런데 OCP에서 설명한 MemberService는 인터페이스에 의존하지만, 구현 클래스도 동시에 의존한다
  • MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택한다
  • MemberRepository m = new MemoryMemberRepository();
• DIP 위반

 

 

 

💡 정리

• 객체 지향의 핵심은 다형성이다
• 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
• 무언가가 더 필요하다!

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객체 지향 설계와 스프링

다시 스프링으로..

스프링 이야기에 왜 객체 지향 이야기가 나오는가?

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

 

스프링이 없던 시절로..

• 옛날 어떤 개발자가 좋은 객체 지향 개발을 하려고 OCP, DIP 원칙을 지키면서 개발을 해 보니, 너무 할일이 많았다
  • 배보다 배꼽이 크다
• 그래서 프레임워크로 만들어버림 (스프링)
• 순수하게 자바로 OCP, DIP 원칙들을 지키면서 개발을 해보면, 결국 스프링 프레임워크를 만들게 된다
  • 더 정확히는 DI 컨테이너
• DI 개념은 말로 설명해도 이해가 잘 안된다. 코드로 짜봐야 필요성을 알게된다!
• 그러면 이제 스프링이 왜? 만들어졌는지 코드로 이해해보자

 

 

 

💡 정리

• 모든 설계에 역할과 구현을 분리하자
• 자동차, 공연의 예를 떠올려보자
• 애플리케이션 설계도 공연을 설계 하듯이 배역만 만들어두고, 배우는 언제든지 유연하게 변경할 수 있도록 만드는 것이 좋은 객체 지향 설계다
• 이상적으로는 모든 설계에 인터페이스를 부여하자

 

실무 고민

• 하지만 인터페이스를 도입하면 추상화라는 비용이 발생한다
• 기능을 확장할 가능성이 없다면 구체 클래스를 직접 사용하고, 향후 꼭 필요할 때 리팩토링해서 인터페이스를 도입하는 것도 방법이다