Spring DI 및 IoC (with 추상화, 다형성)

🎬Intro

Spring DI, IoC와 추상화 및 다형성에 대해 알아봅시다.

✅ Spring DI

DI는 Bean으로 등록된 객체를 @Autowired 애노테이션을 이용해 해당 객체가 필요한 곳에 스프링이 자동으로 주입해주는 개념입니다.
쉽게 말해, 필요한 객체를 직접 생성하지 않고, 스프링이 대신 만들어 주입해주는 방식입니다.

정확히 말하자면 프로젝트 로드시 SpringBoot가 컴포넌트 스캔을 통해 @Component애노테이션이 붙은 객체를 찾아 Bean으로 자동 등록합니다.

✅ Spring IoC

IoC는 프로그램의 흐름을 제어하는 권한이 개발자가 아닌 스프링 프레임워크에 있다는 개념입니다.
전통적으로 객체의 생성과 의존성 관리를 개발자가 직접 했지만, IoC에서는 이 역할을 스프링이 대신합니다.

✅ 추상화

추상화는 특정 기능이나 개념을 일반화하여 핵심적인 부분만 노출하고, 세부 사항은 숨기는 것을 말합니다.
주로 인터페이스나 추상 클래스를 통해 이루어지며, 구현체가 어떤 방식으로 동작하는지는 추상화된 인터페이스를 통해서만 노출됩니다.

✅ 다형성

다형성은 동일한 인터페이스나 메서드가 여러 가지 형태로 동작할 수 있도록 하는 기능입니다.
이는 주로 상속과 인터페이스를 통해 구현됩니다. 예를 들어, 부모 클래스의 메서드를 자식 클래스에서 오버라이딩하여 각각 다른 방식으로 동작하게 하거나,
같은 인터페이스를 구현한 여러 클래스가 같은 메서드를 다른 방식으로 구현할 수 있습니다.

📝 예제

그럼 이제 Spirng에서 추상화와 다형성을 어떻게 활용하는지 예시를 살펴보겠습니다.

예제에 사용될 SpringBoot의 애노테이션 부터 설명하겠습니다.

@SpringBootApplication
public class SpringBootApplication {

  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(SpringBootApplication.class, args);
  }

}

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(excludeFilters = {@Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
  @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class)})

• @SpringBootApplication을 타고 들어가보면 @ComponentScan을 감싸고 있는것을 확인할 수 있습니다.
• 따라서 프로젝트를 run하면 컴포넌트 스캔이 @Component애노테이션을 붙은 클래스들을 빈으로 자동 등록합니다.

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Component
public @interface Repository {

  /**
   * Alias for {@link Component#value}.
   */
  @AliasFor(annotation = Component.class)
  String value() default "";

}

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Component
public @interface Service {

  /**
   * Alias for {@link Component#value}.
   */
  @AliasFor(annotation = Component.class)
  String value() default "";

}

• @Repository, @Service를 타고 들어가면 @Component를 감싸고 있습니다
  
• 따라서 해당 애노테이션이 붙은 클래스는 컴포넌트 스캔에 의해서 빈으로 자동 등록되게 됩니다.

다음으로 예제 입니다

UserRepository

@Repository
public interface UserRepository {
  User findUserById(Long id);
}

public class JdbcUserRepository implements UserRepository {
  @Override
  public User findUserById(Long id) {
    // JDBC 코드로 데이터베이스에서 유저 정보를 가져옴
    return new User(id, "John Doe");
  }
}

public class JpaUserRepository implements UserRepository {
  @Override
  public User findUserById(Long id) {
    // JPA 코드로 데이터베이스에서 유저 정보를 가져옴
    return new User(id, "John Doe");
  }
}

• JdbcUserRepository와 JpaUserRepository 모두 UserRepository를 구현하고 있는 구현체 입니다.
• 각각 다른 방식으로 데이터를 가져오지만, UserRepository 인터페이스를 통해 이러한 차이를 추상화할 수 있습니다.
• 이를 통해 비즈니스 로직은 데이터 접근 방식을 특정 구현체에 의존하지 않고, UserRepository 인터페이스에 의존함으로써
  유연성을 확보할 수 있습니다.(다형성)
• 즉, 외부에서는 JdbcUserRepository와 JpaUserRepository가 어떻게 구현 되어 있는지 알 수도 없고, 알 필요도 없습니다.(추상화)
• UserRepository는 @Repository 애노테이션이 붙어있어 프로젝트 run시 Bean으로 등록됩니다.

UserService

@Service
public class UserService {

  private final UserRepository userRepository;

  // UserService는 UserRepository 인터페이스에 의존하고, 특정 구현체에 의존하지 않음
  @Autowired
  public UserService(UserRepository userRepository) {
    this.userRepository = userRepository;
  }

  public User getUserById(Long id) {
    return userRepository.findUserById(id);
  }
}

• UserService는 특정 구현체에 의존하지 않고, UserRepository에 의존하게 됩니다.(추상화, 다형성)
• 이를 통해서 DB 접근 방식이 JdbcUserRepository에서 JpaUserRepository로 변경되더라도
  서비스에서는 수정이 일어나지 않고, 해당 서비스를 생성하는 Config에서 일어나게 됩니다. (다형성)
• @Service애노테이션이 붙어있어 프로젝트 run시 Bean으로 등록됩니다.
• @Autowired을 통해 필요한 의존성을 SpringBoot로 부터 자동으로 주입 받습니다. (DI, IoC)

SpringBoot가 자동으로 해주는 부분을 코드로 표현하자면 아래와 같습니다.

AppConfig

@Configration
public class AppConfig {

  @Bean
  public UserRepository userRepository() {
    // 환경이나 필요에 따라 JdbcUserRepository 또는 JpaUserRepository로 수정
    return new JdbcUserRepository(); // 현재는 JDBC 사용
  }

  @Bean
  public UserService userService() {
    return new UserService(userRepository());
  }
}

• userRepository()는 JdbcUserRepository를 생성하여 반환합니다.
  UserService는 해당 메서드를 통해 생성시 JdbcUserRepository를 주입(DI)하게 됩니다.(다형성)
• Bean의 기본 이름은 UserRepository일 경우 userRepository 이런식으로 정해지게 됩니다.
  이름을 개발자가 설정할 수도 있는데 자세한 부분은 다른 포스트에서 다루도록 하겠습니다.
• 이제 이를 기반으로 SpringBoot가 프로젝트 run시, Bean으로 등록된 클래스간의 의존성을 분석하여 자동으로 필요한 객체를 주입해주게 되는 것 입니다.(DI, IoC)

✨ Summary

• Spring DI는 스프링이 필요한 객체를 자동으로 주입해주는 방식으로, 코드의 유연성과 재사용성을 높입니다.
• Spring IoC는 객체의 생성과 관리를 스프링이 담당함으로써, 개발자는 비즈니스 로직에만 집중할 수 있게 합니다.
• 추상화는 인터페이스를 사용해 구현의 세부 사항을 숨기고, 핵심 기능만 노출하는 방식입니다.
• 다형성은 동일한 인터페이스로 다양한 구현체를 유연하게 교체할 수 있게 합니다.