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Spring Core Principles Advanced

영한님의 스프링 핵심 원리 - 고급편 강의 노트

Project

⭐️ ThreadLocal

동시성 문제

• 다수의 쓰레드가 동시에 같은 인스턴스 필드 값을 변경하면서 발생하는 문제
• 스프링 빈처럼 싱글톤 객체의 필드를 변경하며 사용할 때 주의

ThreadLocal

• 특정 스레드만 접근할 수 있는 특별한 저장소
• 각 스레드마다 별도의 내부 저장소 제공
• 특정 스레드 로컬을 모두 사용면 ThreadLocal.remove() 호출로 저장된 값을 반드시 제거
  • 스레드 풀을 사용할 경우(ex. WAS) 스레드 로컬 값을 제거하지 않으면, 사용자B가 사용자A 데이터를 조회하게 되는 문제 발생
  • 스레드는 스레드 풀을 통해 재사용되지 때문에 스레드 로컬에서 제거되지 않고 남아있는 데이터를 다른 사용자가 조회할 수 있게 된다.

commit

Template Method Pattern

다형성(상속과 오버라이딩)을 활용해서 변하는 부분(핵심 기능)과 변하지 않는 부분(로그 추적기, 트랜잭션..)을 분리하는 디자인 패턴

구조

인스턴스 호출 과정

• 부모 클래스에 템플릿(변하지 않는 부분)을 정의하고, 일부 변경되는 로직은 자식 클래스에 정의
• 자식 클래스가 전체 구조를 변경하지 않고, 특정 부분만 재정의
• 결국 상속과 오버라이딩을 통한 다형성으로 문제 해결
• 클래스는 단 한 개의 책임을 가져야 한다는 단일 책임 원칙(Single Responsibility Principle)을 잘 지키는 패턴
• 단, 상속에서 오는 단점들이 존재
  • 강한 의존성으로 부모 클래스의 기능을 사용하지 않더라도 부모 클래스를 알아야 하고
  • 부모 클래스를 수정하면 자식 클래스에 영향을 줄 수 있음
  • 상속 구조로 인해 생성되는 클래스나 익명 내부 클래스의 복잡성

익명 내부 클래스

• 지정 이름이 없고 클래스 내부에 선언되는 클래스
• 객체 인스턴스 생성과 동시에 생성할 클래스를 상속 받은 자식 클래스 정의

AbstractTemplate template1 = new AbstractTemplate() {
    @Override
    protected void call() {
        log.info("비즈니스 로직1 실행");
    }
};
log.info("클래스 이름1={}", template1.getClass()); // class hello...TemplateMethodTest$1
template1.execute();

Template Example

public abstract class AbstractTemplate<T> {

    private final LogTrace trace;

    public AbstractTemplate(LogTrace trace) {
        this.trace = trace;
    }

    public T execute(String message) {
        TraceStatus status = null;
        try {
            status = trace.begin(message);

            //로직 호출
            T result = call();
            
            trace.end(status);
            return result;
        } catch (Exception e) {
            trace.exception(status, e);
            throw e;
        }
    }

    protected abstract T call();
}

commit

Strategy Pattern

Template Method Pattern 의 상속으로 인한 단점을 위임으로 해결한 디자인 패턴

구조

전략 패턴 실행 과정

• 변하지 않는 부분을 Context(변하지 않는 템플릿)에, 변하는 부분을 Strategy(변하는 알고리즘) 인터페이스에 두고, 해당 구현체를 통해 문제를 해결
  • Context에 원하는 Strategy 구현체 주입
  • 클라이언트는 Context 실행
  • Context는 Context 로직 시작
  • Context 로직 중간에 strategy.call() 호출로 주입 받은 Strategy 로직 실행
  • Context는 나머지 로직 실행

commit

익명 클래스 사용

• Context/Strategy 선 조립, 후 실행 방식에 적합
  • 필드에 Strategy 저장 방식의 전략 패턴
• 한 번 조립 이후 Context 실행만 하면 끝
  • 스프링 로딩 시점에 의존관계 주입을 통해 조립 후 요청을 처리하는 것과 유사
• 단점은, 조립 이후에 전략 변경이 번거로움 (싱글톤 사용 시 동시성 이슈 등 고려 사항이 존재)

commit

Template Callback Pattern

전략을 필드로 가지지 않고 파라미터로 전달

• 전략 패턴에서 템플릿과 콜백 부분이 강조된 패턴(GOF 패턴은 아니고 스프링 내부에서 불리움)
• 코드가 Call 이후 코드를 넘겨준 곳의 Back 에서 실행(CallBack..)
• 스프링에서 XxxTemplate(JdbcTemplate, RestTemplate, TransactionTemplate, RedisTemplate) 형태는 템플릿 콜백 패턴이 사용되어 만들어진 클래스

• 파라미터에 Strategy 전달 방식의 전략 패턴
• 실행할 때마다 전략을 유연하게 변경
• 단점은, 실행할 때마다 전략을 계속 지정해 주어야 하는 번거로움

commit

콜백을 사용할 경우 익명 내부 클래스나 람다를 사용하는 것이 편리

단, 여러 곳에서 함께 사용될 경우 재사용을 위해 콜백을 별도의 클래스로 만드는게 좋음

• Context -> Template
• Strategy -> Callback

Example

• commit

적용

• commit

Proxy

프록시의 주요 기능

• 접근 제어
  • 권한에 따른 접근 차단
  • 캐싱
  • 지연 로딩
• 부가 기능 추가
  • 기존 제공 기능에 부가 기능 수행
  • ex. 요청/응답 값 변형, 추가 로그
• 단점
  • 대상 클래스만 다를 뿐 로직은 유사하고, 대상 클래스 개수만큼 프록시 클래스 생성 필요
  • 동적 프록시 기술을 통해 프록시 클래스를 하나만 만들어서 모든 곳에 적용 가능

Proxy Pattern

프록시를 적용하여 접근을 제어하는 패턴

의도(intent) : 다른 개체에 대한 접근을 제어하기 위해 대리자 제공

• 실제 객체와 클라이언트의 코드를 변경하지 않고, 프록시 도입으로 접근을 제어
• 실제 클라이언트 입장에서 프록시 객체가 주입되었는지, 실제 객체가 주입되었는지 알 수 없음

프록시 객체

@Slf4j
public class CacheProxy implements Subject {

    private Subject target; // 프록시가 호출하는 대상
    private String cacheValue;

    public CacheProxy(Subject target) {
        this.target = target;
    }

    /**
     * 프록시도 실제 객체와 모양이 같아야 하므로 인터페이스 구현
     */
    @Override
    public String operation() {
        log.info("프록시 호출");
        if (cacheValue == null) {
            // 클라이언트가 프록시를 호출하면 프록시가 최종적으로 실제 객체 호출
            cacheValue = target.operation();
        }
        return cacheValue;
    }
}

프록시 객체 적용

Subject realSubject = new RealSubject(); // 실제 객체
Subject cacheProxy = new CacheProxy(realSubject); // 실제 객체 참조를 전달
ProxyPatternClient client = new ProxyPatternClient(cacheProxy); // 프록시 객체 주입
client.execute(); // 이후에는 캐시 데이터 반환
client.execute(); 
client.execute();

commit

Decorator Pattern

프록시를 적용하여 부가 기능을 추가하는 패턴

의도(intent) : 객체에 추가 책임(기능)을 동적으로 추가하고, 기능 확장을 위한 유연한 대안 제공

• client -> messageDecorator(proxy) -> realComponent 객체 의존
  • commit
• client -> timeDecorator(proxy) -> messageDecorator(proxy) -> realComponent 객체 의존
  • commit

적용

프록시를 사용해 기존 코드를 수정하지 않고 새로운 기능을 도입

• 실제 객체 대신 프록시 객체를 스프링 빈으로 등록(프록시 내부에서 실제 객체 참조)
  • 프록시 객체는 스프링 컨테이너가 스프링 빈으로 관리하고 자바 힙 메모리에 올라가는 반면
  • 실제 객체는 자바 힙 메모리에는 올라가지만 스프링 컨테이너가 관리하지 않음
    • 프록시 객체를 통해서 참조되는 존재

인터페이스와 구현 클래스(스프링 빈 수동 등록)

• 인터페이스 기반 프록시 도입
  • 프록시 클래스를 다수 생성해야 하는 단점 존재
• init
• 프록시 적용

인터페이스 없는 구체 클래스(스프링 빈 수동 등록)

• 클래스 기반 프록시 도입
  • 인터페이스가 없더라도 다형성으로 클래스를 상속받아서 프록시를 적용
  • 인터페이스 기반 프록시에 비해 여러 단점이 존재
    • 부모 클래스의 생성자 호출 필요
    • final 클래스 상속 불가
    • final 메서드 오버라이딩 불가
• init
• 프록시 도입 전
• 프록시 도입
• 적용

컴포넌트 스캔 스프링 빈 자동 등록

• init

동적 프록시

리플렉션

• 클래스/메서드 메타정보를 동적으로 획득하고, 코드를 동적으로 호출
• 런타임에 동작하므로 컴파일 시점에 오류를 잡을 수 없는 단점
  • 일반적으로 사용하지 않는 것이 좋고, 프레임워크 개발이나 일반적인 공통 처리가 필요할 경우 부분적으로 주의해서 사용

@Test
void reflectionTest() throws Exception {
    Class classHello = Class.forName("hello.proxy.jdkdynamic.ReflectionTest$Hello"); // 클래스 메타 정보 획득

    Hello target = new Hello();

    Method methodCallA = classHello.getMethod("callMethodA"); // 메서드 메타 정보 획득
    dynamicCall(methodCallA, target);

    Method methodCallB = classHello.getMethod("callMethodB");
    dynamicCall(methodCallB, target);
}

private void dynamicCall(Method method, Object target) throws Exception {
    Object result = method.invoke(target); // 획득한 메서드 메타 정보로 실제 인스턴스의 메서드 호출
}

JDK 동적 프록시

대상 클래스에 인터페이스가 있을 경우(인터페이스 기반 프록시)

• 인터페이스 기반 동적 프록시 생성(런타임)
  • 각각의 대상 객체 프록시를 직접 만들지 않고, 프록시 동적 생성(JDK 동적 프록시) 후 InvocationHandler 인터페이스 구현체(프록시 로직 정의) 하나를 공통 사용
  • 동적 프록시는 핸들러 로직만 호출하고 메서드와 인수를 가지고 실행
  • 객체의 인터페이스가 반드시 필요해서, 클래스만 있는 경우에는 적용할 수 없는 한계

InvocationHandler.java

package java.lang.reflect;

public interface InvocationHandler {
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
        throws Throwable;
}

TimeInvocationHandler.java (InvocationHandler 인터페이스 구현체)

• Object proxy : 프록시 자신
• Method method : 호출한 메서드
• Object[] args : 메서드를 호출할 때 전달한 인수

@Slf4j
public class TimeInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private final Object target;

    public TimeInvocationHandler(Object target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        log.info("TimeProxy 실행");
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        Object result = method.invoke(target, args);

        long endTime = System.currentTimeMillis();
        long resultTime = endTime - startTime;
        log.info("TimeProxy 종료 resultTime={}", resultTime);
        return result;
    }
}

적용 예제

@Test
void dynamic() {
    AInterface target = new AImpl();
    TimeInvocationHandler handler = new TimeInvocationHandler(target);

    /**
      * Proxy.newProxyInstance (동적 프록시 생성)
      *
      * ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h
      * 클래스 로더 정보, 인터페이스, 핸들러 로직
      *
      * 해당 인터페이스 기반으로 동적 프록시 생성 및 핸들러 로직의 결과 반환
      */
    AInterface proxy = (AInterface) Proxy.newProxyInstance(AInterface.class.getClassLoader(), new Class[]{AInterface.class}, handler);

    proxy.call();
    log.info("targetClass={}", target.getClass()); // targetClass=class hello.proxy.jdkdynamic.code.AImpl
    log.info("proxyClass={}", proxy.getClass()); // proxyClass=class com.sun.proxy.$Proxy12
}

실행 순서

1. JDK 동적 프록시의 call() 실행 proxy.call();
2. JDK 동적 프록시는 InvocationHandler.invoke() 호출
3. TimeInvocationHandler 내부 로직 수행 및 method.invoke(target, args) 호출.
4. target의 실제 객체 AImpl 인스턴스의 call() 실행
5. AImpl 인스턴스의 call() 실행이 끝나면 TimeInvocationHandler 응답

example

적용

• JDK 동적 프록시 적용
• 메서드 이름 필터 적용

CGLIB

대상 클래스에 인터페이스가 없을 경우(구체 클래스 기반 프록시)

• 인터페이스 없이 구체 클래스 기반(상속) 동적 프록시 생성
  • 상속 사용으로 인한 제약
    • 부모 클래스의 기본 생성자 필요
    • final 클래스는 상속 불가
    • final 메서드는 오버라이딩 불가
• JDK 동적 프록시 실행 로직에 InvocationHandler를 제공하듯, MethodInterceptor 제공

MethodInterceptor.java

package org.springframework.cglib.proxy;

/**
 * obj : CGLIB 적용 객체
 * method : 호출된 메서드
 * args : 메서드 호출에 전달된 인수
 * proxy : 메서드 호출에 사용
 */
public interface MethodInterceptor extends Callback {
    Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable;
}

@Override
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
    Object result = proxy.invoke(target, args); // 실제 대상 동적 호출(CGLIB는 성능상 Method 대신 MethodProxy 사용)
    return result;
}

CGLIB 예제

Spring Proxy Factory

프록시 생성은 ProxyFactory 로직은 Advice

남은 문제점.. -> 빈 후처리기로 처리 가능

• 너무 많은 설정이 필요
  • 스프링 빈이 100개 있다면, 프록시 부가 기능 적용을 위해 100개의 동적 프록시 생성 필요
• 컴포넌트 스캔을 사용하는 경우 Proxy Factory 적용 불가능
  • 실제 객체가 스프링 컨테이너 스프링 빈으로 등록된 상태이므로

ㅇ 인터페이스가 있는 경우 JDK 동적 프록시, 그렇지 않은 경우에는 CGLIB 적용

• 동적 프록시를 통합해서 만들어주는 ProxyFactory 제공
• 인터페이스가 있으면 JDK 동적 프록시 사용, 구체 클래스만 있다면 CGLIB 사용(default)
• Proxy Factory 적용

ㅇ JDK 동적 프록시, CGLIB 를 함께 사용할 경우 부가 기능 적용

• InvocationHandler,MethodInterceptor 를 신경쓰지 않고, Advice 만 생성
• org.aopalliance.intercept.MethodInterceptor 구현으로 Advice 생성
• Proxy Factory 적용

ㅇ 특정 조건에 프록시 로직을 적용하는 공통 기능

• Pointcut 개념 도입으로 일관성있게 해결

/** new ProxyFactory(target)
  * 프록시 호출 대상을 함께 전달
  * target 인스턴스에 인터페이스가 있다면, JDK 동적 프록시를 기본으로 사용
  * 인터페이스가 없고 구체 클래스만 있다면, CGLIB를 통해서 동적 프록시를 생성
  */
ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory(target);

/** setProxyTargetClass(true)
 * 인터페이스가 있어도 CGLIB 사용 및 타겟 클래스 기반 프록시(CGLIB) 사용
 */
proxyFactory.setProxyTargetClass(true);

/** .addAdvice(new TimeAdvice())
  * 프록시 팩토리를 통해서 만든 프록시가 사용할 부가 기능 로직을 설정
  * JDK 동적 프록시가 제공하는 InvocationHandler 와 CGLIB가 제공하는 MethodInterceptor 의 개념과 유사
  */
proxyFactory.addAdvice(new TimeAdvice());

/** proxyFactory.getProxy()
  *  프록시 객체를 생성하고 그 결과 반환
  */
ServiceInterface proxy = (ServiceInterface) proxyFactory.getProxy();

MethodInterceptor 구현으로 Advice 생성 예제

Spring Proxy Factory 사용 예제

Pointcut, Advice, Advisor

핵심. 하나의 Target 에 여러 AOP가 동시에 적용되어도, 스프링의 AOP는 Target 마다 하나의 프록시만 생성

Pointcut : 대상 여부를 확인하는 필터 역할

• 부가 기능을 어느 곳에 적용/미적용할지 판단하는 필터링 로직
• 주로 클래스와 메서드 이름으로 필터링
• Pointcut 만들기
• 스프링 제공 Pointcut
  • 스프링이 제공하는 대표적인 Pointcut
    • AspectJExpressionPointcut : aspectJ 표현식 매칭 (실무에서 주로 많이 사용)
    • NameMatchMethodPointcut : 메서드 이름 기반 매칭한다
    • JdkRegexpMethodPointcut : JDK 정규 표현식 기반 매칭
    • TruePointcut : 항상 참 반환
    • AnnotationMatchingPointcut : 애노테이션 매칭
• Pointcut 의 두 가지 역할 ‼️
  • 생성 단계 -> 프록시 적용 여부 판단 (클래스, 메서드 조건 모두 비교)
  • 사용 단계 -> advice(부가 기능) 적용 여부 판단

Advice : 부가 기능 로직 담당

• 프록시가 호출하는 부가 기능(=프록시 로직)

Advisor : 하나의 Pointcut, 하나의 Advice를 갖는 것

• 조언(Advice)을 어디(Pointcut)에 할 것인가?
• 조언자(Advisor)는 어디(Pointcut)에 조언(Advice)을 해야할지 알고 있다.
• 프록시에 여러 Advisor 함께 적용

ServiceInterface target = new ServiceImpl();
ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory(target);

DefaultPointcutAdvisor advisor = new DefaultPointcutAdvisor(Pointcut.TRUE, new TimeAdvice()); // Advisor 인터페이스의 가장 일반적인 구현체

proxyFactory.addAdvisor(advisor);
ServiceInterface proxy = (ServiceInterface) proxyFactory.getProxy();

⭐️ BeanPostProcessor

빈 저장소에 객체를 등록하기 직전 조작을 하고 싶을 경우 빈 후처리기(BeanPostProcessor)를 사용(빈 생성 후 처리 용도)

• Spring Proxy Factory 의 단점(많은 설정, 컴포넌트 스캔 대상 객체 적용의 어려움)을 해결

1. 생성: 스프링 빈 대상 객체 생성(@Bean, @ComponentScan..)
2. 전달: 생성된 객체를 빈 저장소에 등록하기 직전에 빈 후처리기에 전달
3. 후 처리 작업: 빈 후처리기는 전달된 스프링 빈 객체를 조작하거나 다른 객체로 바뀌치기 가능
4. 등록: 빈 후처리기는 빈 반환. 전달 된 빈을 그대로 반환하면 해당 빈이 등록되고, 바꿔치기 하면 다른 객체가 빈 저장소에 등록

BeanPostProcessor interface

• 빈 후처리기를 사용하기 위해 BeanPostProcessor 인터페이스 구현 후 스프링 빈 등록
• postProcessBeforeInitialization : 객체 생성 이후 @PostConstruct 같은 초기화 발생 전 호출되는 포스트 프로세서
• postProcessAfterInitialization : 객체 생성 이후 @PostConstruct 같은 초기화 발생 후 호출되는 포스트 프로세서

public interface BeanPostProcessor {
  Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws
BeansException
 Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws
BeansException
}

• 빈 후처리기로 객체 바꿔치기

적용

• BeanPostProcessor 를 사용해서 실제 객체 대신 프록시를 스프링 빈으로 등록 가능
  • 수동 등록 빈을 포함하여 컴포넌트 스캔을 사용하는 빈까지 모두 프록시 적용이 가능
  • 설정 파일에서 프록시를 생성하는 코드가 불필요

빈 후처리기 적용

스프링 제공 빈 후처리기

스프링 AOP 는 Pointcut 을 사용해서 프록시 적용 대상 여부 체크

• 프록시가 필요한 곳에만 프록시 적용
• 프록시 내부 특정 메서드가 호출 되었을 때 어드바이스 적용

의존성 추가록

implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-aop'

• aspectjweaver: aspectJ 관련 라이브러리 등록 및 스프링 부트가 AOP 관련 클래스를 자동으로 스프링 빈에 등록
  • AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator 빈 후처리기가 스프링 빈에 자동으로 등록

AutoProxyCreator

• 자동으로 프록시를 생성해주는 빈 후처리기
• 스프링 빈으로 등록된 Advisor 들을 자동으로 찾아서 프록시가 필요한 곳에 자동으로 프록시 적용
• 프록시를 모든 곳에 생성하는 것은 비용 낭비이므로 포인트컷으로 필터링 후 필요한 곳에 최소한의 프록시 적용
• Advisor1, Advisor2, 3, 4.. 가 제공하는 포인트컷의 조건을 모두 만족하더라도 프록시를 한 개만 생성하고 프록시는 조건에 만족하는 여러 Advisor를 소유

스프링이 제공하는 빈 후처리기 적용

AspectJExpressionPointcut

• AOP에 특화된 정밀한 포인트컷 표현식(AspectJ) 적용

/** package 기준 포인트컷 적용
  * AspectJExpressionPointcut : AspectJ 포인트컷 표현식 적용
  * execution(* hello.proxy.app..*(..)) : AspectJ가 제공하는 포인트컷 표현식
  *      * : 모든 반환 타입
  *      hello.proxy.app.. : 해당 패키지와 그 하위 패키지
  *      *(..) : * 모든 메서드 이름, (..) 파라미터는 상관 없음
  * -> hello.proxy.app 패키지와 그 하위 패키지의 모든 메서드는 포인트컷의 매칭 대상
  */
@Bean
public Advisor advisor2(LogTrace logTrace) {
    AspectJExpressionPointcut pointcut = new AspectJExpressionPointcut();
    pointcut.setExpression("execution(* hello.proxy.app..*(..))");
    LogTraceAdvice advice = new LogTraceAdvice(logTrace);
    //advisor = pointcut + advice
    return new DefaultPointcutAdvisor(pointcut, advice);
}

/** method 기준 포인트컷 적용
  * hello.proxy.app 패키지와 하위 패키지의 모든 메서드는 포인트컷의 매칭하되,
  * noLog() 메서드는 제외
  */
@Bean
public Advisor advisor3(LogTrace logTrace) {
    AspectJExpressionPointcut pointcut = new AspectJExpressionPointcut();
    pointcut.setExpression("execution(* hello.proxy.app..*(..)) && !execution(* hello.proxy.app..noLog(..))");
    LogTraceAdvice advice = new LogTraceAdvice(logTrace);
    //advisor = pointcut + advice
    return new DefaultPointcutAdvisor(pointcut, advice);
}

• 스프링에 프록시를 적용하려면 Advisor(pointcut, advice 로 구성)를 만들어서 스프링 빈으로 등록하면 자동 프록시 생성기가 자동으로 처리
• 자동 프록시 생성기는 스프링 빈으로 등록된 Advisor 들을 찾고, 스프링 빈들에 자동으로 포인트컷이 매칭되는 경우 프록시를 적용

@Aspect 애노테이션을 사용해서 더 편리하게 pointcut 과 advice 를 만들고 프록시에 적용할 수 있다.

⭐️ @Aspect Proxy

• @Aspect 애노테이션으로 pointcut 과 advice 로 구성되어 있는 Advisor 의 편리한 생성 지원
• 자동 프록시 생성기(AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator)를 통해 @Aspect 를 찾아서 Advisor 로 변환/저장, Advisor 기반으로 필요한 곳에 프록시를 생성

@Aspect -> Advisor 변환 과정

1. 실행: 스프링 애플리케이션 로딩 시점에 자동 프록시 생성기 호출
2. 모든 @Aspect 빈 조회: 자동 프록시 생성기는 스프링 컨테이너에서 @Aspect 이 붙은 스프링 빈을 모두 조회
3. 어드바이저 생성: @Aspect 어드바이저 빌더(BeanFactoryAspectJAdvisorsBuilder)를 통해 @Aspect 애노테이션 정보를 기반으로 어드바이저 생성
4. @Aspect 기반 어드바이저 저장: 생성한 어드바이저를 @Aspect 어드바이저 빌더 내부에 저장

@Aspect 어드바이저 빌더(BeanFactoryAspectJAdvisorsBuilder)

• @Aspect 정보를 기반으로 포인트컷, 어드바이스, 어드바이저 생성 및 보관(캐싱)

• 자동 프록시를 생성기의 동작과 동일한데, @Aspect Advisor 조회 부분이 추가

Aspect 적용 클래스

@Slf4j
@Aspect // 애노테이션 기반 프록시 적용 시 필요
public class LogTraceAspect {

    private final LogTrace logTrace;

    public LogTraceAspect(LogTrace logTrace) {
        this.logTrace = logTrace;
    }

    /**
     * Pointcut + Advice = Advisor
     *
     * Pointcut : @Around 값에 포인트컷 표현식 삽입 (표현식은 AspectJ 표현식 사용)
     * Advice : @Around 메서드 = Advice
     * ProceedingJoinPoint : 실제 호출 대상, 전달 인자, 어떤 객체와 메서드가 호출되었는지 정보 포함(MethodInvocation invocation 과 유사)
     */
    @Around("execution(* hello.proxy.app..*(..))") //=> Pointcut path
    public Object execute(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable { //=> Advice Logic

        TraceStatus status = null;

        // log.info("target={}", joinPoint.getTarget()); //실제 호출 대상
        // log.info("getArgs={}", joinPoint.getArgs()); //전달인자
        // log.info("getSignature={}", joinPoint.getSignature()); //join point시그니처

        try {
            String message = joinPoint.getSignature().toShortString();
            status = logTrace.begin(message);

            // 실제 호출 대상(target) 호출
            Object result = joinPoint.proceed();

            logTrace.end(status);
            return result;
        } catch (Exception e) {
            logTrace.exception(status, e);
            throw e;
        }
    }
}

@Aspect 프록시 - 적용

⭐️ Spring AOP

애플리케이션 로직은 크게 핵심 기능과 부가 기능으로 나눌 수 있음

여기서, 부가 기능 적용의 문제

• 적용 시 많은 반복 필요
• 여러 곳에 중복 코드 발생
• 변경 시 중복으로 많은 수정 필요
• 적용 대상 변경 시 많은 수정 필요

Aspect

• 부가 기능과 부가 기능을 어디에 적용할지 선택하는 기능을 하나로 합하여 만들어진 모듈
  • Advisor(Pointcut + Advice) 도 개념상 하나의 Aspect
• 애플리케이션을 바라보는 관점을 하나의 기능에서 횡단 관심사(cross-cutting concerns) 관점으로 보는 것
• Aspect 를 사용한 프로그래밍 방식을 관점 지향 프로그래밍 AOP(Aspect-Oriented Programming)
• OOP 를 대체하기 위한 것이 아닌 횡단 관심사를 효율적으로 처리하기 어려운 OOP의 부족한 부분 보조 목적으로 개발

AspectJ Framework

• 스프링 AOP는 대부분 AspectJ 문법을 차용하고, 프록시 방식의 AOP 적용(AspectJ 제공 기능 일부만 제공)
• AspectJ Framework는 횡단 관심사의 깔끔한 모듈화
  • 자바 프로그래밍 언어에 대한 완벽한 관점 지향 확장
  • 횡단 관심사의 깔끔한 모듈화
  • 오류 검사 및 처리
  • 동기화
  • 성능 최적화(캐싱)
  • 모니터링 및 로깅

AOP 적용 방식

컴파일 시점

• .java 소스 코드를 컴파일러(AspectJ가 제공하는 특별한 컴파일러)를 사용해서 .class 를 만드는 시점에 부가 기능 로직 추가 (=Weaving / aspect 와 실제 코드를 연결)
• 단점, 컴파일 시점에 부가 기능을 적용하려면 특별한 컴파일러가 필요하고 복잡

클래스 로딩 시점

• 자바를 실행하면 자바는 .class 파일을 JVM 내부의 클래스 로더에 보관. 이때 중간에서 .class 파일을 조작한 다음 JVM에 로드
  • 대부분 모니터링 툴들이 java Instrumentation 방식 사용
• 단점, 로드 타임 위빙은 자바를 실행할 때 특별한 옵션(java -javaagent)을 통해 클래스 로더 조작기를 지정해야 하는데, 이 부분이 번거롭고 운영이 어려움

런타임 시점(프록시)

• 런타임 시점(컴파일이 끝나고, 클래스 로더에 클래스도 다 올라가고, 이미 자바가 실행되고 난 다음 상태, 자바의 main 메서드 실행 이후) 프록시를 통해 스프링 빈에 부가 기능을 적용(AOP)
• 단점, 프록시 사용으로 AOP 기능에 일부 제약(final, 상속, 생성자, ..)이 있지만, 다른 방법에서 복잡한 설정 단계가 불필요

부가 기능이 적용되는 차이

• 컴파일 시점: 실제 대상 코드에 애스팩트를 통한 부가 기능 호출 코드가 포함 (AspectJ 직접 사용 필요)
• 클래스 로딩 시점: 실제 대상 코드에 애스팩트를 통한 부가 기능 호출 코드가 포함 (AspectJ 직접 사용 필요)
• 런타임 시점: 실제 대상 코드는 그대로 유지하는 대신 프록시를 통해 부가 기능이 적용 (항상 프록시를 통해 부가 기능 사용 -> 스프링 AOP 사용 방식)

Join Point(AOP를 적용할 수 있는 지점)

• AOP는 메서드 실행 위치 뿐만 아니라, 다양한 위치에 적용 가능
  • 적용 가능 지점: 생성자, 필드 값 접근, static 메서드 접근, 메서드 실행
• 컴파일 시점 / 클래스 로딩 시점
  • 바이트 코드를 실제 조작하기 때문에 해당 기능을 모든 지점에 다 적용 가능
• 스프링 AOP
  • 프록시 방식을 사용(오버라이딩 개념으로 동작)하므로 메서드 실행 지점에만 AOP 적용 가능
  • 스프링 컨테이너가 관리할 수 있는 스프링 빈에만 AOP 적용 가능
• AspectJ는 더 섬세하고 다양한 기능을 제공하지만, 알아야 할 내용이 많고, 자바 관련 복잡한 설정이 많으므로, 실무에서는 별도 설정 없이 사용할 수 있는 스프링 제공 AOP 기능만 사용해도 대부분의 문제를 해결 가능

AOP 용어

Join point

• AOP를 적용할 수 있는 모든 지점(위치, 메소드 실행, 생성자 호출, 필드 값 접근, static 메서드 접근)
• 프록시를 사용하는 스프링 AOP는 항상 메서드 실행 지점으로 제한

Pointcut

• Pointcut 중에서 Advice가 적용될 위치 선별(주로 AspectJ 표현식을 사용해서 지정)
• 프록시를 사용하는 스프링 AOP는 메서드 실행 지점만 Pointcut으로 선별 가능

Target

• Advice(부가 기능)를 받는 객체, Pointcut으로 결정

Advice

• 부가 기능
• Around, Before, After 같은 다양한 종류의 Advic 존재

Aspect

• Advice + Pointcut을 모듈화 한 것(@Aspect)
• 여러 Advice와 Pointcut 함께 존재 가능

Advisor

• 하나의 Advice와 하나의 Pointcut으로 구성
• 스프링 AOP에서만 사용되는 특별한 용어

Weaving

• Pointcut으로 결정한 타켓의 Join point에 Advice를 적용하는 것
• 핵심 기능 코드에 영향을 주지 않고 부가 기능을 추가 가능
• AOP 적용을 위해 애스펙트를 객체에 연결한 상태
  • 컴파일 타임(AspectJ compiler)
  • 로드 타임
  • 런타임, 스프링 AOP는 런타임, 프록시 방식

AOP Proxy

• AOP 기능을 구현하기 위해 만든 프록시 객체
• 스프링에서 AOP 프록시는 JDK 동적 프록시 또는 CGLIB 프록시

⭐️ AOP 구현

implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-aop'

• AOP 기능 사용을 위해 spring-boot-starter-aop dependency 추가
• @Aspect 사용을 위해 @EnableAspectJAutoProxy 설정이 필요하지만, 스프링 부트가 자동으로 추가

@Aspect 클래스를 스프링 빈으로 등록하는 방법

• @Bean 을 사용해서 직접 등록
• @Component 컴포넌트 스캔을 사용해서 자동 등록
• @Import 주로 설정 파일을 추가할 때 사용(@Configuration)

스프링 AOP 구현 기본

@Pointcut

• 포인트컷 시그니처: 메서드 이름 + 파라미터
• 메서드의 반환 타입은 void
• 포인트컷 참조

@Aspect
@Component
public class Aspect {

    /**
     * @Around 애노테이션의 값은 Pointcut
     * @Around 애노테이션의 메서드는 Advice
     * execution(* hello.aop.order..*(..)) -> hello.aop.order 패키지와 그 하위 패키지( .. )를 지정하는 AspectJ 포인트컷 표현식
     */
    @Around("execution(* hello.aop.order..*(..))")
    public Object doLog(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        log.info("[log] {}", joinPoint.getSignature()); // join point 시그니처
        return joinPoint.proceed();
    }

    //------------------------------------------------------

    /** pointcut signature
     *  pointcut expression : hello.aop.order 패키지와 하위 패키지
     */
    @Pointcut("execution(* hello.aop.order..*(..))")
    private void allOrder() {
    }

    @Around("allOrder()")
    public Object doLog2(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        log.info("[log] {}", joinPoint.getSignature());
        return joinPoint.proceed();
    }

    //------------------------------------------------------

    // 클래스 이름 패턴이 *Service
    @Pointcut("execution(* *..*Service.*(..))")
    private void allService() {
    }

    /**
     * hello.aop.order 패키지와 하위 패키지 이면서,
     * 클래스 이름 패턴이 *Service
     */
    @Around("allOrder() && allService()")
    public Object doTransaction(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {

        try {
            log.info("[트랜잭션 시작] {}", joinPoint.getSignature());
            Object result = joinPoint.proceed();
            log.info("[트랜잭션 커밋] {}", joinPoint.getSignature());
            return result;
        } catch (Exception e) {
            log.info("[트랜잭션 롤백] {}", joinPoint.getSignature());
            throw e;
        } finally {
            log.info("[리소스 릴리즈] {}", joinPoint.getSignature());
        }
    }
}

Advice 순서

• 어드바이스는 기본적으로 순서를 보장하지 않음
• @Order 를 사용할 수 있지만, 어드바이스 단위가 아니라 클래스 단위로 적용 필요
• 어드바이스 순서 지정

Advice 종류

참고.

• JoinPoint Interface 주요 기능
  • getArgs() : 메서드 인수 반환
  • getThis() : 프록시 객체 반환
  • getTarget() : 대상 객체 반환
  • getSignature() : 조언되는 메서드에 대한 설명 반환
  • toString() : 조언되는 방법에 대한 유용한 설명 반환
• ProceedingJoinPoint Interface 주요 기능
  • proceed() : 다음 어드바이스나 타켓 호출

• @Around : 메서드 호출 전/후에 수행
  • 다른 어드바이스 기능 모두 처리(조인 포인트 실행 여부 선택, 반환 값 변환, 예외 변환 등)
  • 다음 어드바이스나 타켓 호출을 위해 ProceedingJoinPoint 사용하고, 나머지 어드바이스는 JoinPoint 사용
  • 항상 joinPoint.proceed() 호출 해야 하는 부분을 주의
• @Before : 조인 포인트 실행 전에 실행
  • 작업 흐름 변경 불가
  • 메서드 종료 시 다음 타켓(proceed()) 자동 호출
• @After : 조인 포인트가 정상 또는 예외에 관계없이 실행
  • 메서드 실행이 종료되면 실행(=finally)
  • 정상 및 예외 반환 조건을 모두 처리
  • 일반적으로 리소스 해제에 사용
• @AfterReturning : 조인 포인트 정상 완료 후 실행
  • returning 속성 이름은 어드바이스 메서드 매개변수 이름 일치
  • returning 절에 지정된 타입의 값(Obejct)을 반환하는 메서드만 대상
  • 반환되는 객체 변경 불가
• @AfterThrowing : 메서드가 예외를 던지는 경우 실행
  • @AfterReturning 특징과 동일

@Before("hello.aop.order.aop.Pointcuts.orderAndService()")
public void doBefore(JoinPoint joinPoint) {
    log.info("[before] {}", joinPoint.getSignature());
}

@AfterReturning(value = "hello.aop.order.aop.Pointcuts.orderAndService()", returning = "result")
public void doReturn(JoinPoint joinPoint, Object result) {
    log.info("[return] {} return={}", joinPoint.getSignature(), result);
}

@AfterThrowing(value = "hello.aop.order.aop.Pointcuts.orderAndService()", throwing = "ex")
public void doThrowing(JoinPoint joinPoint, Exception ex) {
    log.info("[ex] {} message={}", joinPoint.getSignature(), ex.getMessage());
}

@After(value = "hello.aop.order.aop.Pointcuts.orderAndService()")
public void doAfter(JoinPoint joinPoint) {
    log.info("[after] {}", joinPoint.getSignature());
}

• @Around 가 가장 넓은 기능을 제공하지만, @Before, @After 와 같이 제약이 있는 어드바이스를 사용해서 명확하게 설계를 해보자.

어드바이스 종류

포인트컷

Pointcut 지시자

• 포인트컷 표현식(AspectJ pointcut expression)은 execution 같은 포인트컷 지시자(PCD, Pointcut Designator)로 시작
• 포인트컷 지시자 종류
  • execution : 메소드 실행 조인 포인트 매칭(가장 많이 사용하고, 기능도 복잡)
  • within : 특정 타입 내의 조인 포인트 매칭
  • args : 인자가 주어진 타입의 인스턴스인 조인 포인트
  • this : 스프링 빈 객체(스프링 AOP 프록시)를 대상으로 하는 조인 포인트
  • target : Target 객체(스프링 AOP 프록시가 가르키는 실제 대상)를 대상으로 하는 조인 포인트
  • @target : 실행 객체의 클래스에 주어진 타입의 애노테이션이 있는 조인 포인트
  • @within : 주어진 애노테이션이 있는 타입 내 조인 포인트
  • @annotation : 메서드가 주어진 애노테이션을 가지고 있는 조인 포인트를 매칭
  • @args : 전달된 실제 인수의 런타임 타입이 주어진 타입의 애노테이션을 갖는 조인 포인트
  • bean : 스프링 전용 포인트컷 지시자, 빈 이름으로 포인트컷 지정
• 예제

execution 문법

• execution(modifiers-pattern? ret-type-pattern declaring-type-pattern namepattern(param-pattern) throws-pattern?)
  • execution(접근제어자패턴? 반환타입패턴 선언타입패턴? 메서드이름패턴(파라미터) 예외패턴?)
    • 메소드 실행 조인 포인트 매칭
    • ?는 생략 가능한 패턴
    • * 패턴 지정 가능

패키지 패칭 규칙

• hello.aop.member.(1).(2)
  • (1): 타입
  • (2): 메서드 이름
• . : 정확하게 해당 위치의 패키지
• .. : 해당 위치의 패키지와 그 하위 패키지도 포함

메서드/패키지 이름 매칭

파라미터 매칭 규칙

• (String) : 정확하게 String 타입 파라미터
• () : 파라미터 없음
• (*) : 정확히 하나의 파라미터, 단 모든 타입 허용
• (*, *) : 정확히 두 개의 파라미터, 단 모든 타입 허용
• (..) : 숫자와 무관하게 모든 파라미터, 모든 타입 허용. 파라미터가 없어도 허용 (= 0..*)
• (String, ..) : String 타입으로 시작. 숫자와 무관하게 모든 파라미터, 모든 타입 허용
  • ex. (String) , (String, Xxx) , (String, Xxx, Xxx) 허용

타입/파라미터 매칭

within 지시자

• 특정 타입 내 조인 포인트에 대한 매칭 제한
  • 해당 타입이 매칭되면 그 안의 메서드(조인 포인트)들이 자동으로 매칭
  • execution 타입 부분만 사용
  • 부모 타입 지정 불가
  • 거의 사용하지 않고, 보통 execution 사용

within 지시자

args 지시자

• 인자가 주어진 타입의 인스턴스인 조인 포인트로 매칭
• executionr vs args
  • executionr
    • 파라미터 타입의 정확한 매칭
    • 클래스에 선언된 정보(메서드 시그니처) 기반 판단 / 정적
  • args
    • 부모 타입 허용
    • 실제 넘어온 파라미터 객체 인스턴스(런타임에 전달된 인수) 기반 판단 / 동적
    • 단독으로 사용되기 보다 파라미터 바인딩에 주로 사용

args

@target, @within 지시자

파라미터 바인딩에 함께 사용

• @target : 인스턴스 기준으로 모든 메서드의 조인 포인트를 선정
  • 부모 타입의 메서드도 적용
• @within : 선택된 클래스 내부에 있는 메서드만 조인 포인트로 선정
  • 부모 타입의 메서드는 적용되지 않음

@target, @within

참고. args, @args, @target 지시자는 단독으로 사용하지 않기 !!!

• **실제 객체 인스턴스가 생성, 실행될 때** 어드바이스 적용 여부를 확인 가능하므로 프록시가 있어야만(실행 시점) 판단 가능
• 단, 프록시를 생성하는 시점은 스프링 컨테이너가 만들어지는 **애플리케이션 로딩 시점**이므로 args, @args, @target 지시자는 스프링의 모든 빈에 AOP를 적용하려고 시도 -> 스프링 내부에서 사용하는 빈 중에는 final 지정 빈들도 있기 때문에 오류 발생
• 최대한 프록시 적용 대상을 축소하는 표현식(execution)과 함께 사용하기

@annotation, @args 지시자

• @annotation : 주어진 애노테이션(@MethodAop)을 가지고 있는 메서드를 조인 포인트 매칭
• @args : 런타임 타입에 전달된 인수가 주어진 타입의(@Check) 애노테이션이 있는 경우에 매칭

@annotation, @args

bean 지시자

• 빈 이름으로 AOP 적용 여부 지정(스프링 전용 포인트컷 지시자)

bean

this, target 지시자

• this : 스프링 빈으로 등록되어 있는 프록시 객체를 대상으로 포인트컷 매칭
• target : 스프링 AOP 프록시 객체가 가르키는 실제 target 객체를 대상으로 포인트컷 매칭
  • 프록시 대상인 this 는 구체 클래스 지정 시 프록시 생성 전략에 따라 다른 결과가 나올 수 있음
    • • 와 같은 패턴 사용 불가
    • 부모 타입 허용
  • 단독으로 사용되기 보다는 파라미터 바인딩에 주로 사용

this vs target

매개변수 전달

• 포인트컷 표현식을 사용해서 어드바이스에 매개변수 전달 가능
  • this, target, args,@target, @within, @annotation, @args
  • 메서드에 지정한 타입으로 제한

매개변수 전달

⭐️ AOP 실전예제

• 상황 설정
• 로그 출력 AOP 적용
• 재시도 AOP 적용

참고. 스프링의 가장 대표적인 AOP는 @Transactional

⭐️ 주의사항

프록시 방식의 AOP 한계 - 대상 객체를 직접 호출

• 의존관계 주입 시 프록시 객체가 주입되므로 대상 객체를 직접 호출하는 문제는 일반적으로 발생하지 않지만, 대상 객체의 내부에서 메서드 호출(자신의 인스턴스 내부 메서드 호출)이 발생하면 프록시를 거치지 않고 대상 객체를 직접 호출하는 문제 발생
• 스프링은 프록시 방식의 AOP를 사용하는데, 메서드 내부 호출에 프록시를 적용할 수 없음

프록시 방식의 AOP 한계 - 프록시 방식의 AOP의 내부 호출 문제

프록시 방식의 AOP 한계. 대안 I. 자기 자신 주입

• 자신의 인스턴스 메서드를 호출하는 것이 아니라, 프록시 인스턴스를 통해서 호출

대안 I. 자기 자신 주입

프록시 방식의 AOP 한계. 대안 II. 지연 조회

• ObjectProvider(Provider), ApplicationContext 사용
  • ObjectProvider : 객체 조회를 스프링 컨테이너 스프링 빈 생성 시점에서 실제 객체 사용 시점(.getObject())으로 지연

대안 II. 지연 조회

프록시 방식의 AOP 한계. 대안 III. 구조 변경

• 내부 호출을 별도 클래스로 분리

대안 III. 구조 변경

프록시 기술의 한계

타입 캐스팅

프록시 캐스팅 문제는 의존관계 주입 시 발생

• JDK 동적 프록시 : 인터페이스 기반 프록시 생성
  • 프록시를 인터페이스로 캐스팅 가능하지만, 구체 클래스로 타입 캐스팅이 불가능(인터페이스를 구현한 프록시이므로..)
• CGLIB : 구체 클래스 기반 프록시 생성
  • 구체 클래스 기반으로 프록시가 생성되므로, 구체 클래스로 타입 캐스팅 가능

프록시 기술의 한계 - 타입 캐스팅

의존관계 주입

JDK 동적 프록시

• 인터페이스 기반으로 프록시를 생성해서 대상 객체 Impl 타입에 의존관계 주입 불가

CGLIB

• 구체 클래스 기반으로 프록시를 생성해서 대상 객체 Impl 타입에 의존관계 주입 가능

@Autowired MemberService memberService; // 의존관계 주입 : JDK 동적 프록시 O, CGLIB O
@Autowire MemberServiceImpl memberServiceImpl; // 의존관계 주입 : JDK 동적 프록시 X, CGLIB O

프록시 기술과 한계 - 의존관계 주입

CGLIB 프록시 문제점

• 대상 클래스에 기본 생성자 필수
• 생성자를 2번 호출
  • 실제 target 객체 생성
  • 프록시 객체 생성 시 부모 클래스 생성자 호출
• final 키워드 클래스, 메서드 사용 불가

스프링의 프록시 기술의 한계 해결책

• 스프링 3.2 : CGLIB를 스프링 내부에 함께 패키징
• 스프링 4.0 : objenesis 라이브러리를 사용해서 기본 생성자 필수 문제, 생성자 2번 호출 문제 해결
• 스프링 부트 2.0 : CGLIB 기본 사용

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스프링 완전 정복 로드맵

• 스프링 입문 > 코드로 배우는 스프링 부트, 웹 MVC, DB 접근 기술
• 스프링 핵심 원리 > 기본편
• 모든 개발자를 위한 HTTP 웹 기본 지식
  • Basic
  • Method
  • Header
• 스프링 웹 MVC 1편
  • Servlet
  • MVC
• 스프링 웹 MVC 2편
  • Thymeleaf
  • etc
  • Validation
  • Login
  • Exception
• 스프링 DB 1편 > 데이터 접근 핵심 원리
• 스프링 DB 2편 > 데이터 접근 활용 기술
• 스프링 핵심 원리 > 고급편
• 실전! 스프링 부트