01. 스프링 부트란? - 스프링 프레임워크

스프링 프레임워크(Spring Framework)

스프링 프레임워크는 자바 기반의 애플리케이션 프레임워크로
엔터프라이즈급 애플리케이션을 개발하기 위한 다양한 기능을 제공합니다.
스프링은 목적에 따라 다양한 프로젝트를 제공하며 그 중 하나가 스프링 부트 입니다.

또한 자바에서 가장 많이 사용하는 프레임워크로
국내 전자정부 표준 프레임워크의 기반 기술로 채택되어
공공기관 웹 서비스를 개발할 때도 사용됩니다.

스프링의 핵심가치는
"애플리케이션 개발에 필요한 기반을 제공해서 개발자가 비즈니스 로직 구현에만 집중할 수 있게끔 하는 것"

엔터프라이즈급 개발 : 기업 환경을 대상으로 하는, 대규모 데이터를 처리하는 환경을 대상으로 하는 개발

프레임워크 : 소프트웨어 개발을 위한 기반 구조나 틀을 제공하는 도구나 환경
                   프레임워크는 개발자가 특정 기능을 구현하기 위해 필요한 코드를 작성하는 대신,
                   이미 구현된 기능들을 활용하여 소프트웨어를 개발할 수 있도록 지원

 

제어 역전 (IoC : Inversion of Control)

일반적으로 자바 개발의 경우 객체를 사용하기 위해 아래와 같은 코드를 사용합니다.
아래 코드는 NoDIController 클래스에서는 MyServiceImpl의 인스턴스를 직접 생성하여 사용하고 있습니다. 
즉, 사용 하려는 객체를 선언하고 해당 객체의 의존성을 생성한 후 객체에서 제공하는 기능을 사용합니다.
객체를 생성하고 사용하는 일련의 작업을 개발자가 직접 제어하는 구조입니다.

@RestController
public class NoDIController {
	
    // MyServiceImpl의 인스턴스를 직접 생성하여 사용
    private MyService service = new MyServiceImpl(); 
    
    @GetMapping("/no-di/hello")
    public String getHello() {
        return service.getHello(); // 생성한 객체 메서드 호출
    }
}

// service package
public interface MyService {

    public String getHello();

}

// service package
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class MyServiceImpl implements MyService {

    @Override
    public String getHello() {
        return "Hello";
    }
}

실행하여 localhost로 접속해보면 아래와 같은 결과를 얻을 수 있습니다.

이는 의존성 주입을 사용하지 않고 의존하는 구현 클래스에 직접 의존하는 것을 의미합니다. 
이러한 접근 방식은 코드의 유지보수 및 테스트를 어렵게 만들 수 있으며, 객체 간의 결합도가 높아져 유연성이 감소할 수 있습니다.

제어 역전(IoC: Inversion of Control)을 특징으로 하는 스프링은 기존 자바 개발 방식과 다르게 동작합니다.
IoC를 적용한 환경에서는 사용할 객체를 직접 생성하지 않고 객체의 생명주기 관리를 외부에 위임합니다.

여기서 '외부'는 스프링 컨테이너(Spring Container) 또는 IoC 컨테이너(IoC Container)를 의미합니다.
객체의 관리를 컨테이너에게 맡겨 제어권이 넘어간 것을 제어 역전이라고 부르며,
제어 역전을 통해 의존성 주입(DI: Dependency Injection),
관점 지향 프로그래밍(AOP: Aspect-Orented Programming) 등이 가능합니다.

정리하면 private MyService service = new MyServiceImpl(); 코드는 MyServiceImpl 클래스의 인스턴스를 생성하여 service 변수에 할당하고 있습니다. 이것은 의존성 주입(Dependency Injection)을 사용하지 않고 서비스를 직접 인스턴스화한 예시입니다.

 

의존성 주입(DI : Dependecy Injection)

의존성 주입이란 제어 역전의 방법 중 하나로 사용할 객체를 직접 생성하지 않고
외부 컨테이너가 생성한 객체를 주입받아 사용하는 방식을 의미 합니다.
즉, 객체 간의 의존 관계를 런타임 시에 외부에서 설정하고 주입하는 디자인 패턴입니다. 

의존성 주입은 일반적으로 다음과 같은 형태로 이루어집니다.
- 의존성을 가진 객체(의존자, Dependent) : 의존성을 필요로 하는 다른 객체에 의존하는 객체
- 의존성을 제공하는 객체(의존성 제공자, Dependency Provider) : 의존성을 제공하는 객체로, 의존자에게 필요한 의존성을 제공

의존성을 주입받는 방법은 아래와 같은 세 가지가 있습니다.
- 생성자를 통한 의존성 주입
- 필드 객체 선언을 통한 의존성 주입
- setter 메서드를 통한 의존성 주입

스프링에서는 @Autowired라는 어노테이션(annotation)을 통해 의존성을 주입할 수 있습니다.
스프링 4.3 이후 버전은 생성자를 통해 의존성을 주입할 때 @Autowired 어노테이션을 생략할 수도 있으나 가독성을 위해 명시합시다.

아래 예제는 의존성을 주입받는 각 방법에 대한 예제 코드입니다.

1. 생성자를 통한 의존성 주입

@RestController
public class DIController {

    MyService myService;

    @Autowired
    public DIController(MyService myService) {
        this.myService = myService;
    }

    @GetMapping("/di/hello")
    public String getHello() {
        return myService.getHello();
    }
    
}

2. 필드 객체 선언을 통한 의존성 주입

@RestController
public class FieldInjectionController {

    @Autowired
    private MyService myService;

}

3. setter 메서드를 통한 의존성 주입

    @RestController
    public class SetterInjectionController {

        MyService myService;

        @Autowired
        public void setMyService(MyService myService) {
            this.myService = myService;
        }

    }

스프링 공식 문서에서는 생성자를 통해 의존성을 주입받는 방식입니다.
다른 방식과는 다르게 생성자를 통해 의존성을 주입받는 방식은 레퍼런스 객체 없이는 객체를 초기화할 수 없게 설계할 수 있기 때문입니다.

차이점.

private MyService service = new MyServiceImpl();
이 코드는 생성자를 통한 의존성 주입이 아닌, 직접적으로 MyServiceImpl 클래스의 인스턴스를 생성하여 service 필드에 할당하는 방식입니다.
의존하는 구현 클래스(MyServiceImpl)에 직접적으로 의존하고 있으며, 의존성 주입을 사용하지 않는 방식입니다.
이는 의존성을 변경하거나 다른 구현 클래스로 교체하기가 어렵고, 코드의 유연성이 제한될 수 있습니다.

@Autowired
private MyService service;
이 코드는 @Autowired 어노테이션을 통해 필드 인젝션을 사용하여 의존성 주입을 처리하는 방식입니다.
Spring 프레임워크는 MyService 타입의 빈을 찾아서 자동으로 주입해줍니다.
의존성 주입을 통해 객체의 생성과 관리를 Spring에게 위임하므로, 코드의 결합도가 낮아지고 유연성이 향상됩니다.
의존하는 구현 클래스에 대한 변경이 필요할 때, Spring의 IoC 컨테이너에서 해당 인터페이스에 맞는 다른 구현 클래스를 주입하도록 설정할 수 있습니다.

정리하면 @Autowired 어노테이션은 주입할 대상이 되는 의존성을 자동으로 검색하여 해당하는 빈(Bean)을 찾아서 주입합니다. 
이때 Spring 컨테이너에서 관리되는 빈들 중에서 타입에 맞는 빈을 찾아서 주입하게 됩니다. 
따라서, @Autowired 어노테이션이 붙은 필드나 메서드의 타입에 해당하는 빈이 Spring 컨테이너에 등록되어 있어야 합니다.

또한, @Autowired 어노테이션은 필수적으로 주입해야 하는 의존성을 나타내기 위해 사용됩니다. 
즉, 해당하는 빈이 존재하지 않으면 익셉션이 발생합니다. 
만약 해당하는 빈이 없더라도 주입이 선택적이거나 없어도 상관없는 경우에는 @Autowired(required = false)와 같이 required 속성을 false로 설정하여 주입을 선택적으로 처리할 수 있습니다.

@Autowired 어노테이션은 Spring 프레임워크의 @Component, @Service, @Repository 등과 함께 사용되어 자동으로 빈으로 등록되고 관리되는 클래스에 의존성을 주입할 수 있도록 도와줍니다.

 

관점 지향 프로그래밍(AOP : Aspect-Oriented Programming)

AOP, 관점 지향 프로그래밍은 스프링의 아주 중요한 특징으로 관점을 기준으로 묶어 개발하는 방식을 의미합니다.
관점(aspect)이란 어떤 기능을 구현할 때 그 기능을 '핵심 기능'과 '부가 기능'으로 구분해 각각을 하나의 관점으로 보는 것을 의미합니다.

'핵심 기능'은 비즈니스 로직을 구현하는 과정에서 비즈니스 로직이 처리하려는 목적 기능을 말합니다.
예로 물류 시스템에서 주문처리, 재고관리, 배송 등과 같은 비즈니스 로직을 구현한다면
주문이 들어오면 재고를 확인하고 배송을 조정하는 것이 핵심 기능입니다.

'부가 기능'은 핵김 기능인 비즈니스 로직 사이에 로깅 처리, 보안 검증, 예외 처리, 트랜잭션을 처리하는 등
핵심 기능을 보완하거나 지원하는 역할을 합니다.

OOP에서 핵심 기능과 부가 기능(예: 로깅, 트랜잭션)을 구현하는데 있어서 일반적으로 다음과 같은 접근 방법을 사용합니다:

핵심 기능: 주요 비즈니스 로직을 객체의 메서드로 구현합니다.
부가 기능: 핵심 기능을 감싸는 형태로 부가적인 기능을 추가합니다. 이를 효과적으로 수행하기 위해 상속, 데코레이터 패턴 등을 활용할 수 있습니다. 하지만 이렇게 부가 기능을 구현하면 핵심 기능과 부가 기능이 강하게 결합되는 문제가 발생할 수 있습니다.

AOP는 관점 지향 프로그래밍의 약자로, OOP의 한계를 보완하고 부가 기능의 분리와 모듈화를 강화하는 패러다임입니다. AOP는 핵심 기능과 부가 기능을 서로 분리하여 개발하는데 초점을 둡니다. 핵심 기능과 부가 기능은 개별적으로 작성되며, 이렇게 분리된 부가 기능은 여러 핵심 기능에서 공통으로 사용될 수 있습니다.

AOP는 Cross-cutting Concerns(횡단 관심사)를 기능적으로 분리하여 중복 코드를 줄이고, 유지보수성을 향상시키는데 도움을 줍니다. 주요 기능과 부가 기능을 분리하기 때문에 각각을 독립적으로 관리하고 확장하는 것이 용이합니다.

AOP에서 부가 기능은 Aspect(관점)라는 모듈로 구현됩니다. Aspect는 핵심 기능의 특정 지점(예: 메서드 호출 전, 후)에 삽입되어 동작하며, 이를 Weaving(엮기기)라고 합니다. 이렇게 Aspect가 핵심 기능에 주입되는 과정을 컴파일 시점 또는 런타임 시점에 수행할 수 있습니다.

요약하자면, OOP는 클래스와 객체를 기반으로 프로그래밍하는데 초점을 둔 패러다임이고, 핵심 기능과 부가 기능을 클래스와 상속 등으로 구현합니다. 반면에 AOP는 핵심 기능과 부가 기능을 분리하여 Aspect라는 모듈을 통해 프로그래밍하는데 초점을 둔 패러다임입니다. 이를 통해 코드의 재사용성과 유지보수성을 개선할 수 있습니다.

AOP를 구현하는 방법은 
- 컴파일 과정에서 삽입하는 방식
- 바이트코드를 메모리에 로드하는 과정에 삽입하는 방식
- 프락시 패턴을 이용한 방식 (스프링에서 제공하는 방식)
위 세 가지 방법이 대표적입니다.

 

스프링 프레임워크의 다양한 모듈

출처 : https://docs.spring.io/spring-framework/docs/5.0.0.M5/spring-framework-reference/html/overview.html

스프링 프레임워크는 기능별로 약 20여개의 모듈로 구성되어 있습니다.
위 그림은 스트링 공식 문서에서 제공하는 다이어그램입니다.

스프링 프레임워크를 사용한다고 해서 모든 모듈을 사용할 필요는 없습니다.
애플리케이션 개발에 필요한 모듈만 선택해 사용하면 됩니다.
이를 경량 컨테이너 설계라고 합니다.

대표적인 모듈 몇 개만 간략히 정리해봅시다.

스프링 컨테이너 (Spring Container)
spring-context
스프링의 핵심 기능으로서 IoC (Inversion of Control)와 DI (Dependency Injection)를 제공하는 모듈입니다.

스프링 부트 (Spring Boot)
spring-boot: 스프링 애플리케이션의 구성과 설정을 편리하게 만들어주는 도구입니다.

스프링 데이터 (Spring Data)
spring-data-jpa: JPA (Java Persistence API)를 사용하여 데이터베이스와 상호작용할 수 있는 기능을 제공합니다.
spring-data-mongodb: MongoDB와 상호작용할 수 있는 기능을 제공합니다.
spring-data-redis: Redis와 상호작용할 수 있는 기능을 제공합니다.

스프링 웹 (Spring Web)
spring-webmvc: 스프링 MVC를 기반으로 웹 애플리케이션을 개발하는 기능을 제공합니다.

스프링 시큐리티 (Spring Security)
spring-security-core: 웹 애플리케이션의 인증과 권한 부여를 처리하는 기능을 제공합니다.
spring-security-config: 스프링 시큐리티의 구성을 위한 기능을 제공합니다.
spring-security-web: 웹 애플리케이션에서 스프링 시큐리티를 사용하기 위한 기능을 제공합니다.

스프링 배치 (Spring Batch):
spring-batch-core: 대용량의 데이터를 일괄 처리하는 기능을 제공합니다.

스프링 클라우드 (Spring Cloud):
spring-cloud-config: 분산 시스템의 설정을 중앙 집중화하고 외부화할 수 있는 기능을 제공합니다.
spring-cloud-netflix: 마이크로서비스 아키텍처를 위한 Netflix OSS (Open Source Software)와의 통합 기능을 제공합니다.

스프링 테스트 (Spring Test):
spring-test: 스프링 애플리케이션의 테스트를 위한 기능을 제공합니다.