[Spring] Spring 객체 지향 원리를 적용해보기

Java, Spring은 객체 지향 프로그래밍을 사용하는 언어와 프레임워크로 유명합니다.

하지만 프로젝트를 작성하다보면, 객체 지향의 원리들을 적용하지 못하고 코드를 작성할 때도 많습니다. 오늘은 이 부분을 한번 적용해보도록 하겠습니다.

객체 지향을 적용해보자

간단한 예시로 주문 서비스에 할인 정책이 있다고 가정해보겠습니다.

• 정액 할인 정책 : 1000원 할인
• 정률 할인 정책 : 구매금액의 10% 할인

초기 개발할 당시에는 정책이 정해지지 않아, interface만 작성했다고 가정하였습니다.

정책 설명

OrderService의 구현 객체에서 할인 정책을 선택할 것인데, 둘 중 하나로 들어갈 것입니다.

초기에는 FixDiscountPolicy(정률 정책)을 한다고 하였으나 급하게 RateDiscountPolicy로 변경해야 하는 상황입니다.

package hello.core.discount;

import hello.core.member.Grade;
import hello.core.member.Member;

public class RateDiscountPolicy implements DiscountPolicy{

    private int discountPercent = 10;
    @Override
    public int discount(Member member, int price) {
        if (member.getGrade() == Grade.VIP) {
            return price * discountPercent / 100;
        } else {
            return 0;
        }
    }
}

정책을 만들고, OrderServiceImpl에 있는 코드를 변경하였습니다.

public class OrderServiceImpl implements OrderService{
//    private final MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();
    private final DiscountPolicy discountPolicy = new FixDiscountPolicy();
}

이 부분에서 객체 지향적 관점에서 문제가 있습니다.

• 역할과 구현을 충실하게 분리하였다.
• 다형성도 활용하고, 인터페이스와 구현 객체를 분리했다.
• 객체 지향의 원칙을 잘 지킨 것 같지만 아닙니다.
  • OCP, DIP 같은 객체 지향 설계 원칙을 충실히 준수하지 않았습니다.
  • DIP : 추상(인터페이스) 의존(DiscountPolicy) 뿐만 아니라 구체(구현) 클래스(FixDiscountPolicy, RateDiscountPolicy)에도 의존
  • OCP : 클라이언트 코드(OrderServiceImpl)에 영향을 주기 때문에 OCP를 위반.

그림으로 이것을 설명해보겠습니다.

기대했던 의존관계

우리가 기대했던 것은 DiscountPolicy 인터페이스에만 의존한다고 생각했던 것이

실제 의존관계

자세히 보면, 클라이언트인 OrderServiceImpl이 DiscountPolicy 인터페이스 뿐만 아니라 FixDiscountPolicy인 구체 클래스도 함께 의존하고 있습니다. DIP 위반!

마치 OrderService 클라이언트가 할인 정책을 적용하기 위해서는 어떤 할인 정책에 의존하고 있는지도 알아야 하는 겁니다.

//                           인터페이스 의존    = 실제 구체 클래스에도 의존
private final DiscountPolicy discountPolicy = new FixDiscountPolicy();

정책 변경

따라서, 할인 정책을 변경하기 위해서 FixDiscountPolicy에서 RateDiscountPolicy로 변경하는 순간 클라이언트의 소스코드도 함께 변경되야 합니다. OCP 위반!

 

그렇다면 인터페이스에만 의존하도록 코드를 변경해볼까요??

인터페이스에만 의존하도록 설계 변경

public class OrderServiceImpl implements OrderService {
    //private final DiscountPolicy discountPolicy = new RateDiscountPolicy();
    private DiscountPolicy discountPolicy;
}

그런데, 구현체가 없는데 어떻게 코드를 실행할까요??

이 문제를 해결하려면 누군가가 클라이언트인 OrderServiceImpl에 DiscountPolicy의 구현 객체를 대신 생성하고 주입해주어야 합니다.

관심사의 분리

• 애플리케이션을 하나의 공연이라고 생각해보겠습니다. 각각의 인터페이스를 배역(배우 역할)이라고 생각해보면, 실제 배역에 맞는 배우를 선택하는 것은 누가할까요??
• 이전 코드는 마치 배역 1 역할(인터페이스)를 하는 남성 배우(구현체)가 배역 2 역할을 하는 여성 배우를 직접 초빙하는 것과 같습니다. 이는 공연도 해야하면서 여성 배우를 초빙하는 다양한 책임을 가지고 있는 것과 같습니다.

그렇다면 관심사, 책임을 분리해봅시다.

AppConfig

애플리케이션의 전체 동작 방식을 구성(config)하기 위해, 구현 객체를 생성하고, 연결하는 책임을 가지는 별도의 설정 클래스를 만들어보겠습니다.

package hello.core;

import hello.core.discount.DiscountPolicy;
import hello.core.discount.FixDiscountPolicy;
import hello.core.member.MemberRepository;
import hello.core.member.MemberService;
import hello.core.member.MemberServiceImpl;
import hello.core.member.MemoryMemberRepository;
public class AppConfig {
    public MemberService memberService() {
        return new MemberServiceImpl(MemberRepository());
    }

    // 지금은 메모리 멤버 리포지토리를 쓸 꺼야.
    public MemberRepository MemberRepository() {
        return new MemoryMemberRepository();
    }

    public OrderService orderService() {
        return new OrderServiceImpl(
                MemberRepository(),
                discountPolicy());
    }

	// 지금은 정액 할인 정책을 쓸꺼야.
    public DiscountPolicy discountPolicy() {
        return new FixDiscountPolicy();
    }
}

• AppConfig는 애플리케이션의 실제 동작에 필요한 구현 객체를 생성합니다.
  • MemberServiceImpl
  • MemoryMemberRepository
  • OrderServiceImpl
  • FixDiscountPolicy
• AppConfig는 생성한 객체 인스턴스의 참조(래퍼런스)를 생성자를 통해서 주입(연결)해줍니다.
  • MemberServiceImpl -> MemoryMemberRepository
  • OrderServiceImpl -> MemoryMemberRepository, FixDiscountPolicy

이제 생성자를 주입하는 코드를 작성해보겠습니다.

public class MemberServiceImpl implements MemberService {
    private final MemberRepository memberRepository;
    
    public MemberServiceImpl(MemberRepository memberRepository) {
        this.memberRepository = memberRepository;
    }
}

• MemberServiceImpl는 MemoryMemberRepository를 의존하지 않으며, 단지 MemberRepository(인터페이스)에 의존합니다.
• 생성자를 통해 어떤 구현 객체가 들어올지는 알 수 없습니다. 오직 AppConfig에서 결정됩니다.
• MemberServiceImpl는 이제부터 의존관계에 대한 고민은 외부에 맡기고 실행에만 집중하면 됩니다.

Member Class 다이어그램

• 객체의 생성과 연결은 AppConfig에서 담당합니다. 이를 통해 DIP를 지킬 수 있는 코드가 완성되었습니다.

회원 객체 인스턴스 다이어그램

• appConfig 객체는 memoryMemberRepository 객체를 생성하고 그 참조값을 memberServiceImpl을 생성하면서 생성자로 전달합니다.
• 클라이언트 입장에서 보면 의존관계를 마치 외부에서 주입해주는 것 같다고 하여 DI, 의존성 주입이라고 합니다.

마찬가지로 OrderService도 변경해주겠습니다.

public class OrderServiceImpl implements OrderService{
    private final MemberRepository memberRepository;
    private final DiscountPolicy discountPolicy;

    public OrderServiceImpl(MemberRepository memberRepository, DiscountPolicy discountPolicy) {
        this.memberRepository = memberRepository;
        this.discountPolicy = discountPolicy;
    }
}

• 생성자를 통해 OrderServiceImpl에는 의존관계가 주입되었습니다.

새로운 구조와 할인 정책 적용

AppConfig의 등장으로 애플리케이션이 크게 사용 영역과, 객체를 생성하고 구성(Configuration)하는 영역으로 분리되었습니다.

할인 정책 변경 전

할인 정책 변경 후

실제로 AppConfig 덕분에 구성 영역만 영향을 받고, 사용 영역은 전혀 영향을 받지 않습니다.

코드 Refactoring 후 변경점

객체 지향 설계 원칙을 적용하였습니다.

1. SRP : 단일 책임 원칙

한 클래스는 하나의 책임만 가져야 한다.

• 기존 클라이언트 객체는 직접 구현 객체를 생성하고, 연결하고, 실행하는 다양한 책임을 가지고 있음으로 SRP 원칙을 위반했습니다.
• 하지만 구현 객체를 생성하고 연결하는 책임은 AppConfig가 수행함으로써, 클라이언트 객체는 실행만 담당하게 되었습니다.

2. DIP : 의존관계 역전 원칙

프로그래머는 "추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다"

• 기존 코드는 추상화 인터페이스에 의존하는 것 같았지만, 구체화 구현 클래스에도 함께 의존했었습니다.
• 그러나 AppConfig를 통해 클라이언트 코드가 추상화 인터페이스에만 의존하도록 코드를 변경하였으며, AppConfig가 객체 인스턴스를 대신 생성해서 의존관계를 주입하였습니다. 이를 통해 DIP 원칙을 따르면서 문제도 해결되었습니다.

3. OCP : 단일 책임 원칙

소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나, 변경에는 닫혀 있어야 한다.

• 다형성을 사용하고 클라이언트가 DIP를 지키고 있습니다.
• Application을 사용 영역과 구성 영역을 나눔으로써, AppConfig가 의존관계를 자동으로 변경하여 클라이언트 코드에 주입함으로써, 클라이언트 코드는 변경하지 않아도 됩니다.
• 따라서 소프트웨어 요소를 새롭게 확장해도 사용 영역의 변경은 닫혀 있습니다.

IoC, DI, Container

우리는 객체 지향을 수행하면서, 동시에 IoC, DI를 배웠습니다.

제어의 역전 IoC

• 기존 프로그램은 클라이언트 구현 객체가 스스로 필요한 서버 구현 객체를 생성하고, 연결하고 실행했으며, 한마디로 구현 객체가 프로그램의 제어 흐름을 스스로 조종했습니다.
• 그러나 AppConfig가 등장한 이후에는 구현 객체는 자신의 로직을 실행하는 역할만 담당합니다. 프로그램의 제어 흐름은 이제 AppConfig가 가져갑니다.
  • 예를 들어 OrderServiceImpl은 필요한 인터페이스들을 호출하지만, 어떤 구현 객체들이 실행될 지 모릅니다.
• 프로그램에 대한 제어 흐름 권한은 모두 AppConfig가 가지고 있습니다.
  • OrderServiceImpl도 AppConfig가 생성한다. 또한 AppConfig는 OrderService 인터페이스의 다른 구현 객체를 생성하고 실행할 수 있습니다. OrderServiceImpl는 자신의 로직을 실행할 뿐입니다.
• 이렇듯 프로그램의 제어 흐름을 직접 제어하는 것이 아니라 외부에서 관리하는 것을 제어의 역전(IoC)이라 합니다.

의존관계 주입 DI

• OrderServiceImpl은 DiscountPolicy 인터페이스에 의존합니다. 실제 어떤 구현 객체가 사용될지는 모릅니다.
• 의존 관계는 정적인 클래스 의존 관계와, 실행 시점에 결정되는 동적인 객체(인스턴스) 의존 관계 둘을 분리해서 생각해야 합니다.

정적인 클래스 의존 관계

클래스가 사용하는 import 코드만 보고도 의존 관계를 쉽게 판단할 수 있습니다.

클래스 다이어그램

간단하게 OrderServiceImpl는 MemberRepository, DiscountPolicy에 의존한다는 것을 알 수 있습니다.

그러나, 실제 어떤 객체가 주입될 지는 알 수 없습니다.

 

동적인 객체 인스턴스 의존 관계

애플리케이션 실행 시점에 실제 생성된 객체 인스턴스의 참조가 연결된 의존 관계입니다.

객체 다이어그램

• 애플리케이션 실행 타임(런타임)에 외부에서 실제 구현 객체를 생성하고 클라이언트에 전달해서 클라이언트와 서버의 실제 의존관계가 연결 되는 것을 의존관계 주입이라 합니다.
• 객체 인스턴스를 생성하고, 그 참조값을 전달해서 연결됩니다.
• 의존성 주입을 사용하면 클라이언트 코드를 변경하지 않고 클라이언트가 호출하는 대상의 타입 인스턴스를 변경할 수 있습니다.
• 또한 정적인 클래스 의존관계를 변경하지 않고, 동적인 객체 인스턴스 의존관계를 쉽게 변경할 수 있습니다.

IoC 컨테이너, DI 컨테이너

• AppConfig처럼 객체를 생성하고 관리하면서 의존관계를 연결해 주는 것을 IoC 컨테이너 또는 DI 컨테이너라 합니다.

스프링으로 전환하기

지금까지는 순수한 자바 코드만으로 DI를 적용하였습니다. 이제 스프링을 사용해보겠습니다.

package hello.core;

import hello.core.discount.DiscountPolicy;
import hello.core.discount.FixDiscountPolicy;
import hello.core.discount.RateDiscountPolicy;
import hello.core.member.MemberRepository;
import hello.core.member.MemberService;
import hello.core.member.MemberServiceImpl;
import hello.core.member.MemoryMemberRepository;
import hello.core.order.OrderService;
import hello.core.order.OrderServiceImpl;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class AppConfig {
    // 생성자 주입
    // history 검색 command E
    @Bean
    public MemberService memberService() {
        return new MemberServiceImpl(MemberRepository());
    }

    // 지금은 메모리 멤버 리포지토리를 쓸 꺼야.
    @Bean
    public MemberRepository MemberRepository() {
        return new MemoryMemberRepository();
    }

    @Bean
    public OrderService orderService() {
        return new OrderServiceImpl(
                MemberRepository(),
                discountPolicy());
    }

    @Bean
    public DiscountPolicy discountPolicy() {
//        return new FixDiscountPolicy();
        return new RateDiscountPolicy();
    }
}

• AppConfig에 설정을 구성한다는 뜻의 @Configuration을 적용합니다.
• 각 메서드에 @Bean을 붙여줍니다. 이렇게 하면 스프링 컨테이너에 스프링 빈으로 등록합니다.

이것을 적용한 코드를 한번 예시로 보겠습니다.

package hello.core;

import hello.core.member.Grade;
import hello.core.member.Member;
import hello.core.member.MemberService;
import hello.core.member.MemberServiceImpl;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;

/**
 * 순수 자바 코드로 테스트
 * 앱 로직으로 테스트하는 것은 좋지 않음.
 */
public class MemberApp {
    public static void main(String[] args) {
//        AppConfig appConfig = new AppConfig();
//        MemberService memberService = appConfig.memberService();
        // ApplicaitonContext : 스프링 컨테이너, 빈을 관리해준다.
        // AnnotationConfigApplicationContext appConfig에 있는 정보를 가지고 빈에 등록된 객체를 집어 넣어서 관리해준다.
        ApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
        MemberService memberService = applicationContext.getBean("memberService", MemberService.class);
        Member member = new Member(1L, "memberA", Grade.VIP);
        memberService.join(member);

        Member findMember = memberService.findMember(1L);
        System.out.println("new member = " + member.getName());
        System.out.println("find member = " + findMember.getName());
    }
}

• MemberApp을 테스트하는 코드입니다.
• ApplicationContext를 스프링 컨테이너라 합니다.
• 기존에는 개발자가 AppConfig를 사용해서 직접 객체를 생성하고 DI를 했지만, 이제부터는 스프링 컨테이너를 통해서 합니다.
• 스프링 컨테이너는 @Configuration이 붙은 AppConfig를 설정(구성)정보로 사용합니다. 여기서 @Bean 이라 적힌 메서드를 모두 호출하여 반환된 객체를 스프링 컨테이너에 등록합니다. 이렇게 스프링 컨테이너에 등록된 객체를 스프링 빈이라 합니다.
• 스프링 빈은 @Bean이 붙은 메서드의 명을 스프링 빈의 이름으로 사용합니다.
• 이제부터는 스프링 컨테이너를 통해서 필요한 스프링 빈(객체)를 찾아야합니다. 스프링 빈은 applicationContext.getBean() 메서드를 사용해서 찾을 수 있습니다.
• 기존에는 개발자가 직접자바코드로 모든 것을 했다면, 이제부터는 스프링 컨테이너에 객체를 스프링 빈으로 등록하고, 스프링 컨테이너에서 스프링 빈을 찾아서 사용하도록 변경되었습니다.

스프링 컨테이너를 사용한다면 기존 AppConfig보다 코드가 더 복잡해진 것 같습니다. 하지만 장점이 있는데 이는 다음에 Spring Bean 정리하는 시간에 다시 포스팅하겠습니다.

참고

스프링 핵심 원리 - 기본편 강의 - 인프런