[Spring Boot] 개발에 앞서 알면 좋은 기초 지식

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[Spring Boot] 개발에 앞서 알면 좋은 기초 지식

sangyunpark 2023. 9. 20. 18:49

서버간 통신

상황 가정

포털 사이트를 하나의 서비스 단위로 개발한다고 가정 블로그, 카페, 메일 등의 기능들을 하나의 어플리케이션에 통합

서비스를 위 상황과 같이 구성하게된다면, 서버를 업데이트 하거나 애플리케이션을 유지보수할 때마다 '유지보수 중'이라는 팻말을 걸고 작업을 해야한다. 이렇게 되면, 개발에 보수적인 입장을 취할 수밖에 없고, 서비스 자체의 규모도 커지기 때문에 서비스를 구동하는 데 시간도 길어진다.

그렇다면 어떻게 해야하는가?

마이크로서비스 아키텍처(MSA : Microservice Architecture)

MSA가 무엇인가?

서비스 규모를 작게 나누어 구성한 아키텍처를 의미한다.

ex)

앞에서 예로 든 포털 사이트에 마이크로서비스 아키텍처를 적용한다면, 애플리케이션 하나에 여러 기능을 넣어 개발하지 않고, 블로그 프로젝트, 카페 프로젝트, 메일 프로젝트 등 애플리케이션을 기능별로 나눠서 개발하게 된다.

단일 서비스로 구성된 A 포털 사이트는 내부 메서드 호출 등을 통해 원하는 자원을 가져와 사용할 수 있지만 서비스 기능별로 구분해서 B 포털 사이트와 같이 독립적인 애플리케이션을 개발하게 되면 각 서비스 간에 통신해야 하는 경우가 발생한다.

어떠한 경우?

사용자가 블로그 기능을 사용하기 위해 로그인 서비스를 거쳐야만 하는 상황

이런 상황에서의 통신을 '서버 간 통신'이라고 한다.

서버간 통신이란?

한 서버가 다른 서버에 통신을 요청하는 것을 의미하고, 한 대는 서버, 다른 한 대는 클라이언트가 되는 구조이다.

다양한 통신 방식을 적용할 수 있지만 가장 많이 사용되는 방식은 HTTP/HTTPS 방식이다.

스프링 부트의 동작 방식

스프링 부트에서 spring-boot-starter-web 모듈을 사용하며 기본적으로 톰캣(Tomcat)을 사용하는 스프링 MVC 구조를 기반으로 동작한다.

일반적인 웹 요청이 들어왔을 때의 스프링부트의 동작구조

서블릿(Servlet)이란?

클라이언트의 요청을 처리하고 결과를 반환하는 자바 웹 프로그래밍 기술

일반적으로 서블릿은 서블릿 컨테이너에서 관리한다.

서블릿 컨테이너란?

서블릿 인스턴스를 생성하고 관리하는 역할을 수행하는 주체로서 톰캣은 WAS의 역할과 서블릿 컨테이너의 역할을 수행하는 대표적인 컨테이너이다.

서블릿 컨테이너는 어떠한 특징이 존재해?

(1) 서블릿 객체를 생성, 초기화, 호출, 종료하는 생명주기를 관리한다.

(2) 서블릿 객체는 싱글톤 패턴으로 관리한다.

(3) 멀티 스레딩을 지원한다.

Dispatcher Servlet이란?

스프링에서 서블릿의 역할을 수행하는 것

스프링은 톰캣을 내장해 사용하기 때문에 서블릿 컨테이너와 DispatcherServlet은 자동 설정된 web.xml의 설정값을 공유한다.

Dispatcher Servlet의 동작

(1) DispatcherServlet으로 요청(HttpServletRequest)이 들어오면 DispatcherServlet은 핸들러 매핑(Handler Mapping)을 통해 요청 URI에 매핑된 핸들러를 탐색한다. (핸들러 -> 컨트롤러)

(2) 핸들러 어댑터(HandlerAdapter)로 컨트롤러를 호출한다.

(3) 핸들러 어댑터에 컨트롤러의 응답이 돌아오면 ModelAndView로 응답을 가공해 반환한다.

(4) 뷰 형식으로 리턴하는 컨트롤러를 사용할 때는 뷰 리졸버(View Resolver)를 통해 뷰(View)를 받아 리턴한다.

핸들러 매핑이란?

요청 정보를 기준으로 어떤 컨트롤러를 사용할지 선정하는 인터페이스이다.

핸들러 매핑 인터페이스는 여러 구현체를 가지며, 대표적인 구현체 클래스는 다음과 같다.

BeanNameUrlHandlerMapping

- 빈 이름을 URL로 사용하는 매핑 전략

- 빈을 정의할 때 슬래시("/")가 들어가면 매핑 대상이 된다.

ex) @Bean("/hello")

ControllerClassNameHandlerMapping

- URL과 일치하는 클래스 이름을 갖는 빈을 컨트롤러로 사용하는 전략

- 이름 중 Controller를 제외하고 앞부분에 작성된 suffix를 소문자로 매핑한다.

SimpleUrlHandlerMapping

- URL 패턴에 매핑된 컨트롤러를 사용하는 전략

DefaultAnnotationHandlerMapping

- 어노테이션으로 URL과 컨트롤러를 매핑하는 방법

뷰 리졸버란?

뷰의 렌더링 역할을 담당하는 뷰 객체를 반환한다.

뷰가 없는 REST 형식의 @ResponseBody를 사용하는 방식은 뷰 리졸버를 호출하지 않고 MessageConverter를 거쳐 JSON 형식으로 변환해서 응답한다.

MessageConverter는 요청와 응답에 대해 Body 값을 변환하는 역할을 한다.

spring.factories에 정의된 HttpMessageConverterAutoConfiguration 클래스

2번 줄의 HttpMessageConverter 인터페이스를 빈으로 등록하는 것을 볼 수 있다. 해당 인터페이스를 기반으로 하는 구현체 클래스는 다양하며, Content-Type을 참고해서 Converter를 선정한다.단, 스프링 부트에서는 자동 설정이므로 별도 설정이 필요 x

레이어드 아키텍처

레이어드 아키텍쳐란?

애플리케이션의 컴포넌트를 유사 관심사를 기준으로 레이어로 묶어 수평적으로 구성한 구조를 의미한다.

여러 방면에서 쓰이는 개념이며, 어떻게 설계하느냐에 따라 용어와 계층의 수가 달라진다.

일반적으로 레이어드 아키텍처라 하면 3계층 또는 4계층 구성을 의미한다.

이 둘의 차이는 인프라(데이터베이스) 레이어의 추가 여부로 결정된다.

(1) 프레젠테이션 계층

- 애플리케이션의 최상단 계층으로, 클라이언트의 요청을 해석하고 응답하는 역할이다.

- UI나 API를 제공한다.

- 프레젠테이션 계층은 별도의 비즈니스 로직을 포함하고 있지 않으므로 비즈니스 계층으로 요청을 위임하고 받은 결과를 응답하는 역할만 수행한다.

(2) 비즈니스 계층

- 애플리케이션이 제공하는 기능을 정의하고 세부 작업을 수행하는 도메인 객체를 통해 업무를 위임하는 역할을 수행한다.

- DDD(Domain-Driven-Design) 기반의 아키텍처에서는 비즈니스 로직에 도메인이 포함되기도 하고, 별도로 도메인 계층을 두기도 한다.

DDD 기반의 아키텍처를 사용하는 이유

https://incheol-jung.gitbook.io/docs/q-and-a/architecture/ddd

DDD(Domain Driven Design) - Incheol's TECH BLOG

이벤트 소싱과 항상 함께 알아두어야 할 개념으로 CQRS가 있으며 간단히 설명하면 커맨드와 쿼리의 책임을 분리하자는 것이다. 커맨드는 일반적인 디비 기준으로 상태를 변경하는 C,U,D와 같은 메

incheol-jung.gitbook.io

(3) 데이터 접근 계층

- 데이터베이스에 접근하는 일련의 작업을 수행한다.

레이어드 아키텍처는 하나의 애플리케이션에도 적용되지만, 애플리케이션 간의 관계를 설명하는 데도 사용할 수 있다.

어떠한 특징을 가질까?

(1) 각 레이어는 가장 가까운 하위 레이어의 의존성을 주입받는다.

(2) 각 레이어는 관심사에 따라 묶여 있으며, 다른 레이어의 역할을 침범하지 않는다.

- 각 컴포넌트의 역할이 명확하므로 코드의 가독성과 기능 구현에 유리하다.

- 코드의 확장성도 좋아진다.

(3) 각 레이어가 독립적으로 작성되면 다른 레이어와의 의존성을 낮춰 단위 테스트에 용이하다.

스프링 부트는 별도의 설정 없이 spring-boot-starter-web의 의존성을 사용할 때는 기본적으로 스프링 MVC 구조를 띄게 되며, 대체로 레이어드 아키텍처를 이룬다.

레이어드 아키텍처를 스프링에 적용한 모습

Spring MVC는 Model-View-Controller의 구조로 View와 Controller는 프레젠테이션 계층의 영역

Model은 비즈니스와 데이터 접근 계층의 영역

스프링 MVC 모델로 레이어드 아키텍처를 구현하기 위해서는 역할을 세분화한다.

비즈니스 계층에 서비스를 배치해 엔티티와 같은 도메인 객체의 비즈니스 로직을 조합하도록 하고 데이터 접근 계층에는 DAO(Spring Data JPA에서는 Repository)를 배치해 도메인을 관리한다.

프레젠테이션 계층
- 상황에 따라 유저 인터페이스(UI : UserInterface)계층이라고 한다.

- 클라이언트와 접점이 된다.

- 클라이언트로부터 데이터와 함께 요청을 받고 처리 결과를 응답으로 전달하는 역할이다.

비즈니스 계층

- 상황에 따라 서비스(Service) 계층이라고도 한다.

- 핵심 비즈니스 로직을 구현하는 영역이다.

- 트랜잭션 처리나 유효성 검사 등의 작업도 수행한다.

데이터접근 계층

- 상황에 따라 영속 계층이라고도 한다.

- 데이터베이스에 접근해야 하는 작업을 수행한다.

- Spring Data JPA에서는 DAO 역할을 리포지토리가 수행하기 때문에 리포지토리로 대체할 수 있다.

레이어드 아키텍처는 일반적인 계층 구조를 기반으로 필요에 따라 조금씩 변형해 사용한다. 가장 중요한 부분은 비즈니스 계층 영역
비즈니스 로직을 어디서 담당할지 결정하고 설계하는 것이 좋다. 비즈니스 로직은 도메인 계층에서 담당하는 것이 일반적이다.
스프링에서 JPA를 사용하면 @Entity를 정의한 클래스가 도메인 객체가 되며, 이곳에서 비즈니스 로직을 설계하면 좋다.
서비스 레이어에서 비즈니스 로직을 담당하는 경우도 있으므로 이러한 역할과 책임을 잘 구분해서 설계해야 한다.

디자인 패턴

디자인 패턴이란?

소프트웨어를 설계할 때 자주 발생하는 문제들을 해결하기 위해 고안된 해결책이다. 디자인 패턴에서 '패턴이라는 단어는 애플리케이션 개발에서 발생하는 문제는 유사한 경우가 많고 해결책도 동일하게 적용할 수 있다는 의미를 내포한다.

디자인 패턴은 어떠한 것이 있을까?

디자인 패턴을 구체화해서 정리한 대표적인 분류 방식으로 'GoF 디자인 패턴'이 존재한다.

GoF는 Gang of Four의 줄임말로, 디자인 패턴을 구체화하고 체계화해서 분류한 4명의 인물을 의미한다.

GoF 디자인 패턴은 생성 패턴, 구조 패턴, 행위 패턴 총 3가지로 구분된다.

생성 패턴

객체 생성에 사용되는 패턴으로, 객체를 수정해도 호출부가 영향을 받지 않게 한다.

구조 패턴

객체를 조합해서 더 큰 구조를 만드는 패턴

행위 패턴

객체 간의 알고리즘이나 책임 분배에 관한 패턴

객체 하나로는 수행할 수 없는 작업을 여러 객체를 이용해 작업을 분배한다. 결합도 최소화를 골려할 필요가 없다.

생성패턴

- 추상 팩토리 : 구체적인 클래스를 지정하지 않고 상황에 맞는 객체를 생성하기 위한 인터페이스를 제공하는 패턴

- 빌더 : 객체의 생성과 표현을 분리해 객체를 생성하는 패턴

- 팩토리 메서드 : 객체 생성을 서브클래스로 분리해서 위임하는 패턴

- 싱글톤 : 한 클래스마다 인스턴스를 하나만 생성해서 인스턴스가 하나임을 보장하고 어느 곳에서도 접근할 수 있게 제공하는 패턴

구조패턴

- 어댑터 : 클래스의 인터페이스를 의도하는 인터페이스로 변환하는 패턴

- 브리지 : 추상화와 구현을 분리해서 각각 독립적으로 변형케 하는 패턴

- 컴포지트 : 여러 객체로 구성된 복합 객체와 단일 객체를 클라이언트에서 구별 없이 다루는 패턴

- 데코레이터 : 객체의 결합을 통해 기능을 동적으로 유연하게 확장할 수 있게 하는 패턴

- 퍼사드 : 서브시스템의 인터페이스 집합들에 하나의 통합된 인터페이스를 제공하는 패턴

- 플라이웨이트 : 특정 클래스의 인스턴스 한 개를 가지고 여러 개의 가상 인스턴스를 제공할 때 사용하는 패턴

- 프락시 : 특정 객체를 직접 참조하지 않고 해당 객체를 대행(프락시)하는 객체를 통해 접근하는 패턴

행위패턴

- 책임 연쇄 : 요청 처리 객체를 집합으로 만들어 결합을 느슨하게 만드는 패턴

- 커맨드 : 실행될 기능을 캡슐화해서 주어진 여러 기능을 실행하도록 클래스를 설계하는 패턴

- 인터프리터 : 주어진 언어의 문법을 위한 표현 수단을 정의하고 해당 언어로 구성된 문장을 해석하는 패턴

- 이터레이터 : 내부 구조를 노출하지 않으면서 해당 객체의 집합 원소에 순차적으로 접근하는 방법을 제공하는 패턴

- 미디에이터 : 한 집합에 속한 객체들의 상호작용을 캡슐화하는 객체를 정의한 패턴

- 메멘토 : 객체의 상태 정보를 저장하고 필요에 따라 상태를 복원하는 패턴

- 옵저버 : 객체의 상태 변화를 관찰하는 관찰자들, 옵저버 목록을 객체에 등록해 상태가 변할 때마다 메서드 등을 통해 객체가 직접 옵저버에게 통지하게 하는 디자인 패터

- 스테이트 : 상태에 따라 객체가 행동을 변경하게 하는 패턴

- 스트래티지 : 행동을 클래스로 캡슐화해서 동적으로 행동을 바꿀 수 있게 하는 패턴

- 템플릿 메서드 : 일정 작업을 처리하는 부분을 서브클래스로 캡슐화해서 전체 수행 구조는 바뀌지 않으면서 특정 단계만 변경해서 수행하는 패턴

- 비지터 : 실제 로직을 가지고 있는 객체가 로직을 적용할 객체를 방문하며 실행하는 패턴

REST API

대중적으로 가장 많이 사용되는 애플리케이션 인터페이스이다.

이 인터페이스를 통해 클라이언트는 서버에 접근하고 자원을 조작할 수 있다.

REST란?

REST는 'Representational State Transfer'의 약자로 월드 와이드 웹(WWW)과 같은 분산 하이퍼미디어 시스템 아키텍처의 한 형식이다. 주고받는 자원에 이름을 규정하고 URI에 명시해 HTTP메서드(GET,POST,PUT,DELETE)를 통해 해당 자원의 상태를 주고받는 것을 의미한다.

REST API란?

API는 'Application Programming interface'의 약자로, 애플리케이션에서 제공하는 인터페이스를 의미한다.

API를 통해 서버 또는 프로그램 사이를 연결할 수 있다. REST API는 REST 아키텍처를 따르는 시스템/어플리케이션 인터페이스라고 볼 수 있다.

REST 특징

유니폼 인터페이스

일관된 인터페이스를 의미한다. REST 서버는 HTTP 표준 전송 규약을 따르기 때문에 플랫폼 및 기술에 종속되지 않고 타 언어, 플랫폼, 기술 등과 호환해 사용할 수 있다.

무상태성

무상태성이란 서버에 상태 정보를 따로 보관하거나 관리하지 않는다는 것을 의미한다. 서버는 클라이언트가 보낸 요청에 대해 세션이나 쿠키 정보를 별도 보관하지 않는다. 따라서 한 클라이언트가 여러 요청을 보내든 여러 클라이언트가 각각 하나의 요청을 보내든 개별적으로 처리한다. 서버가 불필요한 정보를 관리하지 않으므로 비즈니스 로직의 자유도가 높고 설계가 단순하다.

캐시 가능성

HTTP의 표준을 그대로 사용하므로, HTTP의 캐싱 기능을 적용할 수 있다. 이 기능을 이용하기 위해서 응답과 요청이 모두 캐싱 가능한지 명시가 필요하고, 캐싱이 가능할 경우 클라이언트에서 캐시에 저장해두고 같은 요청에 대해서는 해당 데이터를 가져다 사용한다. 이 기능을 사용하면 서버의 트랜잭션 부하가 줄어 효율적이며 사용자 입장에서 성능이 개선된다.