[Spring] 스프링 핵심 원리 기본편 | 1. 객체 지향 설계와 스프링

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스프링 핵심 원리 - 기본편 - 인프런 | 강의

(본 게시글은 인프런 스프링 핵심 원리 - 기본편 강의에 의해 작성되었습니다.)

 

스프링이란?

스프링 생태계

• 스프링 프레임워크 (필수)
• 스프링 부트 (필수)
• 스프링 데이터
  • 스프링 프레임워크 기반에서 데이터 액세스 작업을 보다 쉽고 효율적으로 처리하기 위한 프로젝트 집합
  • 가장 많이 사용하는 것은 스프링 데이터 JPA 이다
    • JPA를 사용하는 경우, Entity 클래스와 데이터베이스 테이블 간의 매핑 작업을 간소화하고 쿼리를 작성하고 실행하는 데 도움을 준다
    • JPA 리포지토리를 선언하는 인터페이스만 작성하면, 대부분의 기본 CRUD 작업은 자동으로 처리된다 (WOW)
• 스프링 세션
  • 스프링 프레임워크를 사용하여 웹 애플리케이션에서 세션 관리를 효과적으로 처리하기 위한 기술
  • 스프링 세션은 세션관리를 위해 다양한 백엔드 스토리지를 지원하여 세션 데이터를 저장하고 관리 
    • 기본적으로 웹 서버의 메모리에 저장하지만, 분산 환경에서 메모리의 한계로 인해 세션 정보를 별도의 DB나 외부 스토리지에 저장하고 관리할 수 있게 해준다
  • 세션(Session)이란?
    • 웹 애플리케이션에서 사용자의 상태를 유지하고 관리하기 위해 사용되며, 일반적으로 웹 브라우저와 웹 서버간의 연결을 유지하는데 활용
• 스프링 시큐리티
  • 스프링 프레임워크 기반의 애플리케이션에서 보안을 관리하고 인증 및 권한 부여를 효과적으로 처리하기 위한 프레임워크
• 스프링 Rest Docs
  • 스프링 프레임워크 기반의 RESTful 웹 서비스(API)를 문서화하고 테스트하는 데 사용되는 도구
• 스프링 배치
  • 대용량의 데이터 처리 작업을 자동화하고 관리하기 위한 프레임워크
  • 배치(Batch)?
    • 배치 처리는 주기적으로 발생하는 데이터 처리 작업을 의미하며, 대량의 데이터를 효율적으로 가공, 변환, 필터링, 저장등의 작업을 수행하는데 사용된다
    • ex) 일일 고객별 거래내역 통계, 전체 사용자 데이터 백업 등 등
• 스프링 클라우드
  • 스프링 기반의 마이크로서비스 아키텍처를 빌드하고 배포하기 위한 도구와 라이브러리의 모음

외에도 엄청 많다. 필요한게 있으면 찾아서 쓰면 될 듯

 

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

위와 같은 기술들을 모두 아울러서 스프링 프레임워크라 한다!

 

스프링 부트

• 스프링을 편리하게 사용할 수 있도록 지원하고 최근엔 기본적으로 사용하고 있다
  • 스프링 부트는 스프링 프레임워크와 별도로 사용할 수 있는게 아니다.
  • 스프링 부트가 스프링 프레임워크에 포함된 여러 기능들을 편리하게 사용할 수 있도록 기능을 제공하는 역할
• 단독으로 실행할 수 있는 스프링 애플리케이션을 쉽게 생성
• Tomcat과 같은 웹 서버를 내장해서 별도의 웹 서버를 설치하지 않아도됨
  • 내장된 서블릿 컨테이너로 톰캣(Tomcat), 제티(Jetty), 언더토우(Undertow)와 같은 서블릿 컨테이너를 사용할 수 있도록 지원
• 손쉬운 빌드 구성을 위한 starter 종속성 제공
  • gradle에 starter 의존성을 추가하면 스프링 부트는 내장된 서블릿 컨테이너를 자동으로 설정하고, 해당 컨테이너와 통합하기 위한 필요한 라이브러리들을 포함하여 프로젝트에 추가한다
• 스프링 3rd party 라이브러리 자동 구성
• 메트릭, 상태 확인, 외부 구성 같은 프로덕션 준비 기능 제공
• 관례에 의한 간결한 설정

 

스프링의 핵심 개념

• 스프링은 자바 언어 기반의 프레임워크
• 자바 언어의 가장 큰 특징은 객체지향언어라는 점
• 스프링은 이러한 객체지향언어가 가진 강력한 특징을 잘 살려낼 수 있게 해주는 프레임워크

💡스프링은 좋은 객체 지향 애플리케이션을 개발할 수 있게 도와주는 프레임워크다

 

좋은 객체 지향 프로그래밍이란?

객체 지향 특징

• 추상화(Abstraction)
  • 복잡한 현실 세계를 단순화하여 필요한 부분만 표현하는 것
  • 클래스와 객체를 사용해 현실 세계의 중요한 특성과 동작을 모델링하고 추상화할 수 있다
• 캡슐화(Encapsulation)
  • 객체의 상태(속성)와 행위(메서드)를 하나로 묶고, 외부에 노출되는 것을 제한하여 객체의 내부 구현을 숨기는 것을 의미
  • 이를 통해 코드의 모듈성과 보안성을 높일 수 있다
• 상속(Inheritance)
  • 이미 존재하는 클래스의 속성과 메서드를 다른 클래스에서 재사용하는 개념
  • 부모 클래스(슈퍼 클래스)에서 정의된 속성과 메서드를 자식 클래스(서브 클래스)에서 확장하거나 수정하여 사용할 수 있다
  • 이를 통해 코드의 재사용성과 확장성을 증가시킬 수 있다
• 다형성(Polymorphism)
  • 여러 개체가 동일한 인터페이스를 통해 다양한 방식으로 동작할 수 있는 능력
  • 다형성은 상속과 함께 사용되며, 부모 클래스의 메서드를 자식 클래스에게 오버라이딩하여 다양한 형태로 동작할 수 있도록 한다

 

객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming)

• 소프트웨어 개발 패러다임 중 하나로, 현실 세계의 사물과 개념을 프로그램 코드로 모델링하여 개발하는 방식을 의미
• 객체 지향 프로그래밍은 컴퓨터 프로그램을 명령어의 목록이 아닌, 여러개의 독립된 단위. . 즉, 객체들의 모임으로 파악하고자 함
• 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 용이함이란 ?
    • 컴퓨터 부품을 갈아 끼우듯이
    • 키보드, 마우스를 새거로 바꾸듯이
    • 컴포넌트를 쉽고 유연하게 변경하면서 개발할 수 있다 ==> 장점!

 

다형성(Polymorphism)

실세계와 객체 지향을 1:1로 매칭하면 안되지만, 실세계를 비유로 이해하면 좋다

💡역할과 구현으로 세상을 구분

운전자 - 자동차

• 운전자 - 자동차 
  
  • 자동차가 바뀌어도 운전자에게 영향을 주지 않는다
    => 클라이언트에게 영향을 주지않고 새로운 기능을 제공할 수 있다

로미오와 줄리엣 공연

• 공연 무대
  • 배우가 바뀌어도 로미오/줄리엣 역할은 그대로이다.
    • 원하는 배우가 나오는 공연을 보러가도 극의 내용은 같다
      => 구현이 바뀌어도 역할은 그대로이다

 

역할과 구현을 분리

• 역할과 구현으로 구분하면 세상이 단순해지고, 유연해지고, 변경이 편리해진다
• 역할과 구현을 분리함으로 얻는 이점
  • 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
• 자바언어
  • 자바 언어의 다형성을 이용
    • 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
    • 입문강의에서 MemberRepository 인터페이스와 MemoryMemberRepository 구현체, JdbcMemberRepository 구현체를 만들었던 것을 기억해보자

 

객체의 협력

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

객체의 협력

자바 언어의 다형성

• 자바 기본 문법의 오버라이딩을 생각해보자
• 오버라이딩 된 메서드가 실행
• 다형성으로 인터페이스를 구현한 객체를 실행 시점에서 유연하게 변경할 수 있다
• 물론 클래스 상속 관계도 다형성, 오버라이딩 적용가능

다형성

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

 

다형성의 본질

• 인터페이스를 구현한 객체 인스턴스를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다
• 다형성의 본질을 이해하려면 협력이라는 객체사이의 관계에서 시작해야한다
• 클라이언트를 변경하지 않고, 서버의 구현 기능을 유연하게 변경할 수 있다

 

정리

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

 

한계

• 역할(인터페이스) 자체가 변하면, 클라이언트, 서버 모두에 큰~~ 변경이 발생
  
  • 자동차를 비행기로 변경한다면?
  • 대본 자체가 변경된다면?;
  • USB 인터페이스가 변경된다면?
• => 인터페이스를 보다 안정적으로 잘 설계하는 것이 가장 중요

 

스프링과 객체 지향

• 다형성이 가장 중요
• 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

 

좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙 (SOLID)

SOLID

> 클린코드로 유명한 로버트 마틴이 좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙을 정리한 것

• SRP (Single responsibility principle) 단일 책임 원칙
  • 하나의 클래스는 하나의 책임만 가져야한다
  • 중요한 기준은 '변경'이다 (ex, UI 변경, 객체의 생성과 사용을 분리)
  • >> 변경이 있을 때, 파급 효과가 적을수록 단일 책임 원칙을 잘 따른 것
• OCP (Open/closed principle) 개방-폐쇄 원칙
  • 소프트웨어 요소는 확장에는 열려있으나 변경에는 닫혀있어야 한다
  • >> 다형성을 활용 (역할과 구현의 분리)
    • 인터페이스를 구현한 새로운 클래스를 하나 만들어서 새로운 기능을 구현할 수 있다
  • 문제점
    • 구현 객체를 변경하려면(MemoryMemberRepository ? or JdbcMemberRepository? )
      클라이언트 코드를 변경해야만 한다
    • 분명 다형성을 사용했으나 OCP 원칙을 지킬 수 없다
    • 해결하려면? 객체를 생성하고, 연관관계를 맺어주는 별도의 조립, 설정자가 필요하다
• LSP (Liskov substitution principle) 리스코프 치환 원칙
  • 프로그램 객체는 프로그램의 정확성을 깨트리지 않으면서 하위 타입의 인스턴스로 바꿀 수 있어야 한다
  • 다형성에서 하위 클래스는 인터페이스 규약을 다 지켜야 한다는 것, 
    다형성을 지원하기 위한 원칙,
    인터페이스를 구현한 구현체를 믿고 사용하려면 이 원칙이 필요하다
  • 단순히 컴파일에 성공하는 것을 넘어서는 이야기
    • ex) 자동차 인터페이스의 엑셀은 앞으로 가라는 기능인데, 이를 뒤로가게 구현하면 LSP 위반이다. 느리더라도 '앞'으로 가야함
• ISP (Interface segregation principle) 인터페이스 분리 원칙
  • 특정 클라이언트를 위한 인터페이스 여러개가 범용 인터페이스 하나 보다 낫다
    • 자동차 인터페이스 > 운전 인터페이스, 정비 인터페이스로 개별 분리
    • 사용자 클라이언트 > 운전자 클라이언트, 정비사 클라이언트로 개별 분리
  • 분리하면 정비 인터페이스 자체가 변하더라도 운전자 클라이언트에 영향을 주지 않는다
  • 인터페이스가 명확해지고, 대체 가능성이 높아진다!
• DIP (Dependency inversion principle) 의존관계 역전 원칙
  • 프로그래머는 '추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다' << 의존성 주입은 이 원칙을 따르는 방법 중 하나
    • 쉽게 말해, 구현 클래스에 의존하지 말고, 인터페이스에 의존하라는 뜻
    • 앞서 얘기한 역할(Role)에 의존하게 해야 한다는 것과 같다. 객체 세상도 클라이언트가 인터페이스에 의존해야 유연하게 구현체를 변경할 수 있다! 
    • 구현체에 의존하게 된 순간 변경이 매우 어려워지게 될 것이다
  • MemberService의 경우, 인터페이스에 의존하지만 구현 클래스도 동시에 의존하고 있다. (왜?)
    • MemberRepository m = new MemoryMemberRepository();
    • MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택하고 있음
    • DIP 위반

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

 

객체 지향 설계와 스프링

답은 스프링 . . ?

• 스프링은 다음 기술로 다형성 + OCP, DIP를 가능하게 지원한다
  • DI (Dependency Injection) 의존관계,의존성 주입
  • DI 컨테이너 제공
• 클라이언트의 코드 변경 없이 기능을 확장할 수 있게함
  • 쉽게 부품을 교체하듯이 개발이 된다
• 순수 자바로 OCP, DIP 원칙들을 지키면서 개발을 해보면, 결국 스프링 프레임웤을 만들게 될 것이다 (정확히는 DI 컨테이너)

 

정리

• 모든 설계에 역할과 구현을 분리하자
  • 언제든지 유연하게 변경할 수 있도록 설계
• 이상적으로는 모든 설계에 인터페이스를 부여하자
• But, , , (실무 고민)
  • 인터페이스를 도입하면 추상화라는 비용이 발생
  • 기능을 확장할 가능성이 없다면, 구현체 클래스를 직접 사용하고, 향후 꼭 필요할 때 리팩터링해서 인터페이스를 도입하는 것도 하나의 방법이다!