[Spring] 스프링 핵심 원리 이해 (2) - 객체지향 원리 적용

새로운 할인 정책 개발

고정 금액(1000원) 할인 방식 -> VIP일 경우 10% 할인

 

1. RateDicountPolicy.class

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;
        }
    }
}

ctrl + shift + T => 테스트 자동 생성

 

 

2. RateDiscountPolicyTest

class RateDiscountPolicyTest {

    RateDiscountPolicy discountPolicy = new RateDiscountPolicy();

    @Test
    @DisplayName("VIP 10% 할인")
    void vip_o() {
        // given
        Member member = new Member(1L, "memberVIP", Grade.VIP);

        // when
        int discount = discountPolicy.discount(member, 10000);

        //then
        Assertions.assertThat(discount).isEqualTo(1000);
    }

    @Test
    @DisplayName("VIP가 아닐 때")
    void vip_x() {
        // given
        Member member = new Member(1L, "memberBASIC", Grade.BASIC);

        // when
        int discount = discountPolicy.discount(member, 10000);

        //then
        Assertions.assertThat(discount).isEqualTo(0);
    }
}

alt + enter => static import

 

---

 

새로운 할인 정책 적용과 문제점

할인 정책을 변경하려면 클라이언트인 OrderServiceImpl 코드를 고쳐야 한다.

//    private final DiscountPolicy discountPolicy = new FixDiscountPolicy();
    private final DiscountPolicy discountPolicy = new RateDiscountPolicy();

 

 

문제점

• 우리는 역할과 구현을 충실하게 분리했다. OK
• 다형성도 활용하고, 인터페이스와 구현 객체를 분리했다. OK
• OCP, DIP 같은 객체지향 설계 원칙을 충실히 준수한 것처럼 보이지만 사실은 아니다.
  클래스 의존관계를 분석해 보면 추상(인터페이스) 뿐만 아니라 구체(구현) 클래스에도 의존하고 있다. -> DIP 위반
  추상(인터페이스) 의존: DiscountPolicy
  구체(구현) 클래스: FixDiscountPolicy , RateDiscountPolicy
• 지금 코드는 기능을 확장해서 변경하면, 클라이언트 코드에 영향을 준다. -> OCP 위반

 

해결 방법

DIP를 위반하지 않도록 인터페이스에만 의존하도록 의존관계를 변경하면 된다.

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

-> final 지워야 함 (final을 쓰려면 구체적인 할당이 필요)

-> 테스트 돌리면 널 포인터 예외 발생

-> 이 문제를 해결하려면 누군가가 클라이언트인 OrderServiceImpl에 DiscountPolicy의 구현 객체를 대신 생성하고 주입해주어야 한다.

 

---

 

관심사의 분리

로미오와 줄리엣 공연을 하면 로미오 역할을 누가 할지 줄리엣 역할을 누가 할지는 배우들이 정하는 게 아니다. 이 전 코드는 마치 로미오 역할(인터페이스)을 하는 레오나르도 디카프리오(구현체, 배우)가 줄리엣 역할(인터페이 스)을 하는 여자 주인공(구현체, 배우)을 직접 초빙하는 것과 같다. 디카프리오는 공연도 해야 하고 동시에 여자 주 인공도 공연에 직접 초빙해야 하는 다양한 책임을 가지게 된다.

 

 

관심사를 분리하자

• 배우는 본인의 역할인 배역을 수행하는 것에만 집중해야 한다.
• 디카프리오는 어떤 여자 주인공이 선택되더라도 똑같이 공연을 할 수 있어야 한다.
• 공연을 구성하고, 담당 배우를 섭외하고, 역할에 맞는 배우를 지정하는 책임을 담당하는 별도의 공연 기획자가 나 올시점이다. 공연 기획자를 만들고, 배우와 공연 기획자의 책임을 확실히 분리하자.

 

AppConfig의 등장

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

 

1. AppConfig.java

public class AppConfig {

    public MemberService memberService() {
        return new MemberServiceImpl(new MemoryMemberRepository());
    }

    public OrderService orderService() {
        return new OrderServiceImpl(new MemoryMemberRepository(), new FixDiscountPolicy());
    }

}

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

지금은 각 클래스에 생성자가 없어서 컴파일 오류가 발생한다. 바로 다음에 코드에서 생성자를 만든다.

 

 

2. MemberServiceImpl 생성자 주입

private final MemberRepository memberRepository;

public MemberServiceImpl(MemberRepository memberRepository) {
    this.memberRepository = memberRepository;
}

• 설계 변경으로 MemberServiceImpl 은 MemoryMemberRepository를 의존하지 않는다.
  -> MemberRepository 인터페이스만 의존
• MemberServiceImpl 입장에서 생성자를 통해 어떤 구현 객체가 들어올지(주입될지)는 알 수 없다.
• MemberServiceImpl의 생성자를 통해서 어떤 구현 객체를 주입할지는 오직 외부( AppConfig )에서 결정된다.
• MemberServiceImpl 은 이제부터 의존관계에 대한 고민은 외부에 맡기고 실행에만 집중하면 된다.

클래스 다이어그램

• 객체의 생성과 연결은 AppConfig 가 담당한다.
• DIP 완성: MemberServiceImpl 은 MemberRepository 인 추상에만 의존하면 된다. 이제 구체 클래스를 몰라도 된다.
• 관심사의 분리: 객체를 생성하고 연결하는 역할과 실행하는 역할이 명확히 분리되었다.

회원 객체 인스턴스 다이어그램

• appConfig 객체는 memoryMemberRepository 객체를 생성하고 그 참조값을 memberServiceImpl을 생성하면서 생성자로 전달한다.
• 클라이언트인 memberServiceImpl 입장에서 보면 의존관계를 마치 외부에서 주입해 주는 것 같다고 해서 DI(Dependency Injection), 의존관계 주입 또는 의존성 주입이라 한다.

 

3. OrderServiceImpl 생성자 주입

private final MemberRepository memberRepository;
private final DiscountPolicy discountPolicy;

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

OrderServiceImpl 에는 MemoryMemberRepository, FixDiscountPolicy 객체의 의존관계가 주 입된다.

 

 

4. MemberApp 실행 테스트에 의존관계 주입

AppConfig appConfig = new AppConfig();
MemberService memberService = appConfig.memberService();

 

 

5. OrderApp 실행 테스트에 의존관계 주입

AppConfig appConfig = new AppConfig();
MemberService memberService = appConfig.memberService();
OrderService orderService = appConfig.orderService();

 

 

6. MemberServiceTest 테스트 코드 오류 수정

    MemberService memberService;

    @BeforeEach
    public void beforeEach() {
        AppConfig appConfig = new AppConfig();
        memberService = appConfig.memberService();
    }

@BeforeEach: 각 테스트를 실행하기 전에 호출

 

 

7. OrderServiceTest 테스트 코드 오류 수정

    MemberService memberService;
    OrderService orderService;

    @BeforeEach
    public void beforeEach() {
        AppConfig appConfig = new AppConfig();
        memberService = appConfig.memberService();
        orderService = appConfig.orderService();
    }

 

 

정리

• AppConfig를 통해서 관심사를 확실하게 분리했다.
• AppConfig는 구체 클래스를 선택한다. 배역에 맞는 담당 배우를 선택한다. 애플리케이션이 어떻게 동작해야 할지 전체 구성을 책임진다.
• OrderServiceImpl 은 기능을 실행하는 책임만 지면 된다.

 

---

 

AppConfig 리팩터링

현재 AppConfig를 보면 중복이 있고, 역할에 따른 구현이 잘 안 보인다.

기대하는 그림

 

중복을 제거하고, 역할에 따른 구현이 보이도록 리팩터링 하자.

public class AppConfig {

    public MemberService memberService() {
        return new MemberServiceImpl(memberRepository());
    }

    private static MemberRepository memberRepository() {
        return new MemoryMemberRepository();
    }

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

    public DiscountPolicy discountPolicy() {
        return new FixDiscountPolicy();
    }

}

• new MemoryMemberRepository() 이 부분이 중복 제거되었다. 이제 MemoryMemberRepository를 다른 구현체로 변경할 때 한 부분만 변경하면 된다.
• AppConfig를 보면 역할과 구현 클래스가 한눈에 들어온다. 애플리케이션 전체 구성이 어떻게 되어있는지 빠르게 파악할 수 있다.

 

---

 

새로운 구조와 할인 정책 적용

정액 할인 정책을 정률% 할인 정책으로 변경해 보자.

FixDiscountPolicy -> RateDiscountPolicy

 

AppConfig의 등장으로 애플리케이션이 크게 사용 영역과, 객체를 생성하고 구성(Configuration)하는 영역으로 분리되었다. -> AppConfig만 변경하면 됨

public DiscountPolicy discountPolicy() {
    return new RateDiscountPolicy();
}

 

• AppConfig 에서 할인 정책 역할을 담당하는 구현을 FixDiscountPolicy -> RateDiscountPolicy 객 체로 변경했다. 이제 할인 정책을 변경해도, 애플리케이션의 구성 역할을 담당하는 AppConfig만 변경하면 된다.
• 클라이언트 코 드인 OrderServiceImpl 를 포함해서 사용 영역의 어떤 코드도 변경할 필요가 없다. 구성 영역은 당연히 변경된다.
• 구성 역할을 담당하는 AppConfig를 애플리케이션이라는 공연의 기획자로 생각하 자. 공연 기획자는 공연 참여자인 구현 객체들을 모두 알아야 한다.

-> DIP, OCP를 모두 만족하게 됨

추상화에만 의존하고 클라이언트 코드를 변경할 필요가 없어진다.

 

---

 

좋은 객체 지향 설계의 5가지 원칙의 적용

여기서 3가지 SRP, DIP, OCP 적용

 

 

SRP 단일 책임 원칙

SRP 단일 책임 원칙 한 클래스는 하나의 책임만 가져야 한다.

• 클라이언트 객체는 직접 구현 객체를 생성하고, 연결하고, 실행하는 다양한 책임을 가지고 있음
• SRP 단일 책임 원칙을 따르면서 관심사를 분리함
• 구현 객체를 생성하고 연결하는 책임은 AppConfig가 담당
• 클라이언트 객체는 실행하는 책임만 담당

 

DIP 의존관계 역전 원칙

프로그래머는 “추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안 된다.”

의존성 주입은 이 원칙을 따르는 방법 중 하나다.

• 새로운 할인 정책을 개발하고 적용하려고 하니 클라이언트 코드도 함께 변경해야 했다.
  기존 클라이언트 코드( OrderServiceImpl )는 DIP를 지키며 DiscountPolicy 추상화 인터페이스에 의존하는 것 같았지만, FixDiscountPolicy 구체화 구현 클래스에도 함께 의존했다.
• 클라이언트 코드가 DiscountPolicy 추상화 인터페이스에만 의존하도록 코드를 변경
• 하지만 클라이언트 코드는 인터페이스만으로는 아무것도 실행할 수 없다.
• AppConfig가 FixDiscountPolicy 객체 인스턴스를 클라이언트 코드 대신 생성해서 클라이언트 코드에 의 존관계를 주입했다. 이렇게해서 DIP 원칙을 따르면서 문제도 해결했다.

 

OCP 개방-폐쇄 원칙

소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나 변경에는 닫혀 있어야 한다.

• 다형성 사용하고 클라이언트가 DIP를 지킴
• 애플리케이션을 사용 영역과 구성 영역으로 나눔
• AppConfig가 의존관계를 FixDiscountPolicy RateDiscountPolicy로 변경해서 클라이언트 코드에 주입하므로 클라이언트 코드는 변경하지 않아도 됨
• 소프트웨어 요소를 새롭게 확장해도 사용 영역의 변경은 닫혀 있다.

 

---

 

IoC, DI, 컨테이너

 

제어의 역전 IoC(Inversion of Control)

• 프로그램의 제어 흐름을 직접 제어하는 것이 아니라 외부에서 관리하는 것 -> AppConfig
  예를 들어서 OrderServiceImpl은 필요한 인터페이스들을 호출하지만 어떤 구현 객체들이 실행될지 모른다.
• 프로그램에 대한 제어 흐름에 대한 권한은 모두 AppConfig가 가지고 있다.
  심지어 OrderServiceImpl 도 AppConfig가 생성한다. 그리고 AppConfig는 OrderServiceImpl이 아닌 OrderService 인터페이스의 다른 구현 객체를 생성하고 실행할 수도 있다. 그런 사실도 모른 채 OrderServiceImpl은 자신의 로직을 실행할 뿐이다.

 

프레임워크 vs 라이브러리

• 프레임워크: 내가 작성한 코드를 제어하고, 대신 실행하는 것 (JUnit)
• 라이브러리: 내가 작성한 코드가 직접 제어의 흐름을 담당

 

의존관계 주입 DI(Dependency Injection)

• OrderServiceImpl은 DiscountPolicy 인터페이스에 의존한다.
• 실제 어떤 구현 객체가 사용될지는 모른다. 의존관계는 정적인 클래스 의존 관계와, 실행 시점에 결정되는 동적인 객체(인스턴스) 의존 관계 둘을 분리해서 생각해야 한다.

 

정적인 클래스 의존관계

클래스가 사용하는 import 코드만 보고 의존관계를 쉽게 판단할 수 있다.

정적인 의존관계는 애플리케이션을 실행하지 않아도 분석할 수 있다.

 

동적인 객체 인스턴스 의존 관계

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

 

객체 다이어그램

• 애플리케이션 실행 시점(런타임)에 외부에서 실제 구현 객체를 생성하고 클라이언트에 전달해서 클라이언트와 서버의 실제 의존관계가 연결되는 것을 의존관계 주입이라 한다.
• 객체 인스턴스를 생성하고, 그 참조값을 전달해서 연결된다.
• 의존관계 주입을 사용하면 클라이언트 코드를 변경하지 않고, 클라이언트가 호출하는 대상의 타입 인스턴스를 변경할 수 있다.
• 의존관계 주입을 사용하면 정적인 클래스 의존관계를 변경하지 않고, 동적인 객체 인스턴스 의존관계를 쉽게 변경할 수 있다.

 

IoC 컨테이너, DI 컨테이너

• AppConfig 처럼 객체를 생성하고 관리하면서 의존관계를 연결해 주는 것을 IoC 컨테이너 또는 DI 컨테이너라 한다.
• 의존관계 주입에 초점을 맞추어 최근에는 주로 DI 컨테이너라 한다.
  또는 어샘블러, 오브젝트 팩토리 등으로 불리기도 한다.

 

---

 

스프링으로 전환하기

지금까지 순수한 자바 코드만으로 DI를 적용했다. 이제 스프링을 사용해 보자.

 

1. AppConfig에 어노테이션 달아주기

@Configuration
public class AppConfig {

    @Bean
    public MemberService memberService() {
        return new MemberServiceImpl(memberRepository());
    }

    @Bean
    public static MemberRepository memberRepository() {
        return new MemoryMemberRepository();
    }

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

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

 

 

• @Configuration: 설정을 구성
• @Bean: 스프링 컨테이너에 스프링 빈으로 등록

 

 

2. MemberApp에 스프링 컨테이너 적용

//        AppConfig appConfig = new AppConfig();
//        MemberService memberService = appConfig.memberService();

        ApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
        // 파라미터 (메소드 이름, 리턴타입)
        MemberService memberService = applicationContext.getBean("memberService", MemberService.class);

 

 

3. OrderApp에 스프링 컨테이너 적용

//        AppConfig appConfig = new AppConfig();
//        MemberService memberService = appConfig.memberService();
//        OrderService orderService = appConfig.orderService();

        ApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
        MemberService memberService = applicationContext.getBean("memberService", MemberService.class);
        OrderService orderService = applicationContext.getBean("orderService", OrderService.class);

두 코드를 실행하면 스프링 관련 로그가 몇 줄 실행되면서 기존과 동일한 결과가 출력된다.

 

 

스프링 컨테이너

• ApplicationContext 를 스프링 컨테이너라 한다.
• 기존에는 개발자가 AppConfig 를 사용해서 직접 객체를 생성하고 DI를 했지만, 이제부터는 스프링 컨테이너를 통해서 사용한다.
• 스프링 컨테이너는 @Configuration 이 붙은 AppConfig를 설정(구성) 정보로 사용한다. 여기서 @Bean 이 라 적힌 메서드를 모두 호출해서 반환된 객체를 스프링 컨테이너에 등록한다. 이렇게 스프링 컨테이너에 등록된 객체를 스프링 빈이라 한다.
• 스프링 빈은 @Bean 이 붙은 메서드의 명을 스프링 빈의 이름으로 사용한다. ( memberService , orderService )
• 이전에는 개발자가 필요한 객체를 AppConfig 를 사용해서 직접 조회했지만, 이제부터는 스프링 컨테이너를 통해서 필요한 스프링 빈(객체)을 찾아야 한다.
  스프링 빈은 applicationContext.getBean() 메서드를 사용 해서 찾을 수 있다.

 

코드가 더 복잡해진 것 같은데, 스프링 컨테이너를 사용하면 어떤 장점이 있을까?