[5주차] 객체 지향 설계와 스프링

 

1.  이야기 - 자바 진영의 추운 겨울과 스프링의 탄생

• 자바 진영에서 표준 기술 EJB (Enterprise Java Beans)
  • 당시 EJB를 앞세워서 영업했다 → 컨테이너, 트랜잭션 관리, 분산 기술 지원이 good
  • BUT EJB 지옥...
    • 어렵고 복잡하고 느리다.. 게다가 너무 비싸다..
    • ‘다시 Java로 돌아가자’라는 의견도 있었다고 한다
• 스프링
  • Rod Johnson
  • EJB 컨테이너 대체
  • 단순함의 승리
  • 현재 사실상 표준 기술
• 하이버네이트
  • EJB 엔티티빈 기술을 대체
  • JPA(Java Persistence API) 새로운 표준 정의

 

스프링의 역사 (전설의 시작)

• 2002년 Rod Johnson이 책 출간
• EJB의 문제점 지적
• EJB가 없어도 충분히 고품질의 확장 가능한 애플리케이션을 개발할 수 있다! → 30,000라인 이상의 기술을 예제 코드로 선보임
• 여기에 지금의 스프링 핵심 개념과 기반 코드가 들어있다
• 특징 : BeanFactory, ApplicationContext, POJO(Plain Old Java Object), 제어의 역전, 의존관계 주입
• 책이 유명해지면서 개발자들이 책의 예제 코드를 프로젝트에 사용하기 시작
• 스프링 이름은... 전통적인 J2EE(EJB)라는 겨울을 넘어 새로운 시작이라는 의미로 지었다고 한다!
• 스프링 역사 (릴리즈)
  • 2003년 스프링 프레임워크 1.0 출시 - XML
  • ....
  • 2014년 스프링부트 1.0 출시
  • 2020년 9월 스프링 프레임워크 5.2.x, 스프링부트 2.3.x
  • soon.. 스프링 프레임워크 6, 스프링부트 3

 

2.  스프링이란?

스프링 생태계

• 필수
  • 스프링 프레임워크, 스프링 부트
• 선택
  • 스프링 데이터, 스프링 시큐리티, 스프링 배치, 스프링 세션, 스프링 Rest Docs, 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 프레임워크의 기술들을 편리하게 사용

 

스프링 프레임워크 장점

• 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
  • 예전에는 build 후 Tomcat 웹 서버를 별도로 설치, 연결 시키는 등 복잡했었음
• 손쉬운 빌드 구성을 위한 starter 종속성 제공
  • 여러 개의 라이브러리를 구성할 때 starter를 통해 한번에 가져올 수 있도록 함
• 스프링과 3rd parth(외부) 라이브러리 자동 구성
  • 외부 라이브러리 버전에 대해 자동으로 구성해준다
• 메트릭, 상태 확인, 외부 구성과 같은 프로덕션 준비 기능 제공 (모니터링)
• 관례에 의한 간결한 설정
  • 꼭 필요할 때만 custom으로 설정하면 된다
• 스프링부트는 스프링 프레임워크를 기반으로 편리하게 사용할 수 있도록 도와주는 기술이지, 단독으로 돌아갈 수 있는 기술은 아니다!!

 

스프링 단어 사용

• 스프링이라는 단어는 문맥에 따라 다르게 사용된다
  • 스프링 DI 컨테이너 기술
    • 스프링 빈 관리
  • 스프링 프레임워크
  • 스프링 부트, 스프링 프레임워크 등을 모두 포함한 스프링 생태계

 

스프링은 왜 만들었는가?

• 핵심 개념? (왜 만들었지? 핵심 컨셉은?)
  • 웹 어플리케이션을 만들고, DB 접근 편리하게 하는 기술?
  • 전자정부 프레임워크?
  • 웹 서버도 자동으로 띄워주고?
  • 클라우드, 마이크로서비스?
• 스프링의 진짜 핵심
  • 스프링은 자바 언어 기반의 프레임워크
  • 자바 언어의 가장 큰 특징 - 객체 지향 언어
  • 스프링은 객체 지향 언어가 가진 강력한 특징을 살려내는 프레임워크
    • EJB를 사용하면 코드가 굉장히 길고 지저분해지면서 EJB 의존성이 커지고 객체 지향 언어가 가지고 있는 장점들을 다 잃어버리게 된다
  • 스프링은 좋은 객체 지향 어플리케이션을 개발할 수 있게 도와주는 프레임워크

 

3.  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 용이하게?
  • 레고 블록 조립하듯
  • 키보드, 마우스 갈아끼우듯
  • 컴퓨터 부품 갈아끼우듯
  • 컴포넌트를 쉽고 유연하게 변경하면서 개발할 수 있는 방법
  • 다형성

 

다형성 (Polymorphism)

• 다형성의 실세계 비유
  • 실세계와 객체 지향을 1:1로 매칭X (실세계 비유로 이해하긴 좋음!)
  • **역할(인터페이스)과 구현(객체)**으로 세상을 구분
  • ex) 운전자-자동차, 공연무대, 키보드/마우스/세상의 표준 인터페이스들, 정렬 알고리즘, 할인 정책 로직 등
• 운전자 - 자동차 예제
  • 자동차가 바뀌어도 운전자는 역할(=운전)이 바뀌지 않는다!
  • 운전자는 자동차의 역할(인터페이스)에 의존
  • 자동차를 바꿔도 운전자(클라이언트)는 영향을 받지 않는다 → 클라이언트를 바꾸지 않고 새로운 자동차를 얼마든지 확장할 수 있다!
• 공연무대 (로미오와 줄리엣 공연)
  • 로미오와 줄리엣은 대본을 읽을 수 있는 사람이면 누구든지 할 수 있다
  • 로미오(클라이언트), 줄리엣(서버)라고 가정 → 줄리엣역 배우가 바뀐다고 해도 로미오역의 특징이 바뀌는가? NO
  → 유연하고 변경 용이하다

 

역할과 구현을 분리

• 역할과 구현으로 구분하면 세상이 단순해지고, 유연해지며 변경도 편리
• 장점
  • 클라이언트는 대상의 역할(인터페이스)만 알면 됨
  • 클라이언트는 구현 대상의 내부 구조 몰라도 됨
  • 클라이언트는 구현 대상의 내부 구조가 변경되어도 영향 받지 않음
  • 클라이언트는 구현 대상 자체를 변경해도 영향 받지 않음
• In Java
  • 자바 언어의 다형성을 활용
  • 역할 = 인터페이스
  • 구현 = 인터페이스를 구현한 클래스, 구현 객체
  • 객체를 설계할 때 역할과 구현을 명확하게 분리
  • 객체 설계 시, 역할(인터페이스) 먼저 부여, 그 역할을 수행하는 구현 객체 만들기

 

객체의 협력

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

 

자바 언어에서의 다형성

• 오버라이딩
  • 자바 기본 문법
  • 결과적으로 오버라이딩 된 메서드가 실행
  • 다형성으로 인터페이스를 구현한 객체를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다는 장점
  • 물론 클래스 상속 관계도 다형성, 오버라이딩 적용 가능

 

다형성의 본질

• 인터페이스를 구현한 객체 인스턴스를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다
• 다형성의 본질을 이해하기 위해 협력이라는 객체 사이의 관계에서 시작해야 함
• 클라이언트를 변경하지 않고, 서버의 구현 기능을 유연하게 변경할 수 있다

 

역할과 구현을 분리 (정리)

• 실세계의 역할과 구현이라는 컨셉 → 다형성을 통해 객체 세상에 적용
• 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 발생
  • 자동차를 비행기로 변경해야 한다면?
  • 대본 자체가 변경된다면?
  • USB 인터페이스가 변경된다면?
• 인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요

 

스프링과 객체 지향

• 다형성이 가장 중요!!! (객체 지향의 꽃)
• 스프링은 다형성을 극대화해서 이용할 수 있게 도와준다
• 스프링에서 이야기하는 제어의 역전(IoC), 의존관계 주입(DI)은 다형성을 활용해서 역할과 구현을 편리하게 다룰 수 있도록 지원
• 스프링을 사용하면 구현을 편리하게 변경할 수 있다! (like 레고 블록 조립 or 공연 배우 선택 등)

 

4.  좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙 (SOLID)

SOLID

클린코드로 유명한 로버트 마틴이 좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙 정리

• SRP : 단일 책임 원칙 (Single Responsibility Principle)
• OCP : 개방-폐쇄 원칙 (Open/Closed Principle)
• LSP : 리스코프 치환 원칙 (Liskov Subsitution 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 책임 (모호한 개념)
  • 클 수도 있고, 작을 수도 있다
  • 문맥과 상황에 따라 다르다
• 중요한 기준은 변경! 변경이 있을 때 파급 효과가 적으면 단일 책임 원칙을 잘 따른 것
• ex) UI 변경, 객체의 생성과 사용 분리

 

OCP : 개방-폐쇄 원칙 (Open/Closed Principle)

• 소프트웨어 요소는 확장에는 open, 변경에는 closed!
• 확장을 하려면 당연히 기존 코드를 변경해야하지 않나?
• 다형성을 활용해보자!
• 인터페이스를 구현한 새로운 클래스를 하나 만들어서 새로운 기능을 구현
• 지금까지 배운 역할과 구현의 분리를 생각해보자

문제점

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 선택
• 구현 객체를 변경하려면 클라이언트 코드를 변경해야 한다!
  • 즉, MemoryMemberRepository 를 변경하기 위해 MemberService 를 변경해야한다!
• 분명 다형성을 사용했지만 OCP 원칙을 지킬 수 없다
• To solve..
  • 객체를 생성하고, 연관관계를 맺어주는 별도의 조립, 설정자가 필요 (나중에 코드로 학습할 것)

 

LSP : 리스코프 치환 원칙 (Liskov Subsitution 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 필요
• 단순히 컴파일이 된다 안된다 라는 개념을 넘어서는 이야기
• ex) 자동차 인터페이스에서 엑셀은 전진 기능으로 설정, 후진 기능 구현하려면 LSP 위반, 느리더라도 앞으로 가야한다

 

ISP : 인터페이스 분리 원칙 (Interface Segregation Principle)

• 특정 클라이언트를 위한 인터페이스 여러 개가 범용 인터페이스 하나보다 낫다 (인터페이스를 잘 쪼개는 것이 좋다!)
  • 자동차 인터페이스 → 운전 인터페이스, 정비 인터페이스로 분리
  • 사용자 클라이언트 → 운전자 클라이언트, 정비사 클라이언트로 분리
  • 분리하면 정비 인터페이스 자체가 바뀌어도 운전자 클라이언트에 영향 X
• 인터페이스가 명확해지고, 대체 가능성이 높아짐

 

DIP : 의존관계 역전 원칙 (Dependency Inversion Principle)

• 프로그래머는 “추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다”
• 의존성 주입은 이 원칙을 따르는 방법 중 하나
• 구현 클래스에 의존하지 말고, 인터페이스에 의존하라!
• 역할(Role)에 의존하게 해야 한다는 것. 객체 세상도 클라이언트가 인터페이스에 의존해야 유연하게 구현체를 변경할 수 있다. 구현체에 의존하게 되면 변경이 아주 어려워진다.
  • ex) 운전자는 자동차 역할 자체에 대해서만 알면 되는것이지, 테슬라, K3 등에 대해서는 몰라도 된다
• 그런데.. OCP에서 설명한 MemberService 는 인터페이스와 구현 클래스 동시에 의존
  • MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택
    • MemberRepository m = new MemoryMemberRepository();
  • DIP 위반 (MemberRepository라는 추상화에도 의존하고, 구체화인 MemoryMemberRepository에도 의존)

 

정리

• 객체 지향의 핵심은 다형성!
• 다형성만으로는 쉽게 부품을 갈아 끼우듯 개발할 수 없다
• 다형성만으로는 구현 객체를 변경할 때 클라이언트 코드도 함께 변경된다
• 다형성만으로는 OCP, DIP를 지킬 수 없다 (뭔가 더 필요..)

 

5.  객체 지향 설계와 스프링

다시 스프링으로...

스프링 이야기하는데 왜 객체 지향 이야기가 나오나요?

• 스프링은 아래의 기술로 다형성, OCP, DIP를 가능하게 지원해준다!!
  • DI(Dependency Injection) : 의존관계, 의존성 주입
  • DI 컨테이너 제공
• 클라이언트 코드의 변경 없이 기능 확장
• 쉽게 부품을 교체하듯 개발할 수 있다!

스프링이 없던 시절

• 어떤 개발자가 좋은 객체 지향 개발을 하기 위해 OCP, DIP 원칙을 지키면서 개발하려고 시도! 근데 지켜야할 게 너무 많고, 추가되는 것도 많았다.. → 결국 프레임워크로 만들어버림!
• 순수하게 자바로 OCP, DIP 원칙들을 지키면서 개발 하려면 결국 스프링 프레임워크(DI 컨테이너)를 만들게 된다
• DI 개념은 코드로 직접 짜보면 이해하기 쉽고 필요성도 더 잘 느낄 수 있다!

 

정리

• 모든 설계에 역할과 구현 분리
• 좋은 객체 지향 설계란, 언제든지 유연하게 변경이 용이한 것
• 이상적으로 모든 설계에 인터페이스를 부여하자
• 실무 고민
  • 인터페이스를 도입하면(or 무분별하게 남발하면) 추상화라는 비용이 발생
  • 기능을 확장할 가능성이 없다면, 구체 클래스를 직접 사용하고, 향후 꼭 필요할 때 리팩터링해서 인터페이스를 도입하는 것도 방법!

 

Reference

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https://www.inflearn.com/course/%EC%8A%A4%ED%94%84%EB%A7%81-%ED%95%B5%EC%8B%AC-%EC%9B%90%EB%A6%AC-%EA%B8%B0%EB%B3%B8%ED%8E%B8