제어의 역전과 의존성 주입 ( Inversion of Control, Dependency Injection )

일반적인 자바 프로그램에서는 각 객체들이 프로그램의 흐름을 결정하고 각 객체를 직접 생성 및 조작하는 작업을 했습니다. ( 객체를 직접 생성하여 메서드 호출 ) 즉, 모든 작업을 사용자가 제어하는 구조입니다.

 

하지만 제어의 역전이 적용된 경우, 객체의 생성을 특별한 관리 위임 주체에게 맡깁니다.

1. 제어의 역전 ( Ioc, Inversion of Control )

: 제어의 역전이란, 말 그대로 '역으로 제어하는 것'이다. 그렇다면 누가 어떤 것을 제어하는지 알아봅시다.

 

기존 = 구현 객체 스스로, 개발자가 

 

역전된 주체 = 외부 조립기 (assembler)

+ Spring FrameWork에서는 Ioc Container   

 

무엇을 제어 = 구현 객체의 생성 및 연결, 생명주기 관리, 제어 흐름에 대한 권한

 

기존에는 구현객체 스스로 객체의 생성 및 실행, 생명주기 관리, 제어 등의 주체가 되었습니다. 하지만 이 경우 사용자는 직접 객체를 생성하지 않고, 객체의 생명주기를 컨트롤 하는 주체는 다른 주체가 됩니다. 즉, 이제는 외부 조립기가 ( Ioc Container ) 해당 제어권을 가져와 관리한다는 것입니다.

 

이처럼 사용자의 제어권을 다른 주체에 넘기는, 의존관계의 방향이 달라지게 되는 것을 제어의 역전( Inversion of Control )이라 부릅니다, 

 

모바일 결제 시스템으로 예를 들어보자.

 

PaymentImpl이라는 결제서비스가 있다. 해당 결제서비스는 MobilePay interface에만 의존하고 있다. 왜냐하면 PaymentSystem이 직접 결제서비스에 필요한 구현객체를 생성해주기 때문이다. 그리고 생성한 객체를 주입해준다.

또한 어떤 결제 시스템을 사용할지도 결정해준다. (위의 그림에서는 KaKaoPay)

 

- 이처럼 제어의 역전을 사용하면 DIP 의존 관계 역전 원칙도 만족할 수 있게 된다.

- 구현 클래스에 객체를 생성하는 것은 DIP를 위반하게 되므로 좋은 설계가 아니기에 객체를 생성하는 역할은 따로 분리해주는 것이 좋다.

- 이로써 구현클래스, 구현 객체는 자신의 로직을 실행하는 역할만을 담당할 수 있게 됩니다. 

Spring의 외부 조립기가 인터페이스에만 의존할 수 있도록 대신 객체를 생성해주고 주입해주므로 DIP 의존관계 역전원칙을 만족할 수 있다.

 

SOLID DIP 의존 관계 역전 원칙 

2022.01.24 - [Spring/OOP] - [ Object-Oriented Programming ] 객체지향 프로그래밍

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2. 의존성 주입 DI(Dependency Injection)

의존성 주입이란 말 그대로 클래스 외부에서 의존되는 것을 대상객체의 인스턴스 변수에 주입하는 기술이다. 

이는 대상 객체를 변경하지 않고도 외부에서 대상 객체의 외부 의존 객체를 바꿀 수 있다. 

 

- 정인상, 채홍석 JAVA 객체 지향 디자인 패턴, 한빛미디어 p122

 

= 애플리케이션  런타임시점에 외부에서 실제 구현 객체를 생성하고 클라이언트에 전달해서 클라이언트와 서버의 실제 의존관계가 연결되는 것

 

즉, 런타임 시 외부에서 실제 동작에 필요한 구현 객체를 선언하고 클라이언트에서 이를 주입받아 사용하는 것이다.

 

이 때 의존 관계는 정적 클래스 의존관계, 동적 객체 인스턴스 의존관계를 분리해서 생각해야 한다. 

 

    •  정적인 클래스 의존관계 : 애플리케이션 코드. import로 의존관계 파악 가능한 관계

    •  동적인 객체 인스턴스 의존관계 : 런타임 시점에 실제 생성된 객체 인스턴스의 참조가 연결된 관계 

 

따라서 의존성 주입은 정적인 클래스 의존관계를 변경하지 않고, 동적인 객체 인스턴스 의존관계 쉽게 변경 가능하며 클라이언트의 코드를 변경하지 않고 클라이언트가 호출하는 대상의 타입 인스턴스 변경 가능한 것이다.

 

모바일 결제 시스템으로 예를 들어보자

 

현재 Client class에서는 MobliePay 인터페이스에만 의존하도록 코드가 짜여져 있다.

public class Client{
    private MobliePay mobliePay;

    public void setPayment(MobliePay mobliePay){
        this.mobliePay = mobliePay;
    }

    public void payment(){
        System.out.println(mobliePay.toString());
    }
}

 

Client class에서 setPayment 메서드로 결제수단을 변경할 수 있다.  KaKaoPay 구현 객체를 사용하고자 한다면 다음과 같이 코드를 작성하면 된다.

 

public class KaKaoPay implements MobliePay {
    public String toString(){
        return "KaKaoPay";
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args){
        MobliePay m = new KaKaoPay();
        Client c = new Client();
        c.setPayment(m);
        c.payment(); // KaKaoPay
    }
}

 

만약 다른 결제 수단을 이용하고 싶다면 실행 클래스인 Main에서 NaverPay 객체로 변경하면 된다. 

이 때 Client는 영향을 받지 않는다. 

 

public class NaverPay implements MobliePay {
    public String toString(){
        return "NaverPay";
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args){
        MobliePay m = new NaverPay(); //객체 변경
        Client c = new Client();

        c.setPayment(m);
        c.payment(); // NaverPay
    }
}

 

참조 - 정인상, 채홍석 JAVA 객체 지향 디자인 패턴, 한빛미디어 p123

 

이를 통해 알 수 있는 의존성 주입의 장점을 정리해보자. 

의존성 주입 장점 

• 가독성과 코드 재사용성이 향상된다.
• 컴포넌트 간의 결합도가 낮아진다.
• 코드가 유연해지고 변경이 쉬워진다.
• 관심사의 분리가 잘 이뤄진다.

Spring에서 의존성 주입 

Spring Dependency Injection이란, 각 객체 간 의존 관계를 스프링 컨테이너가 개발자가 정의한 Bean 등록 정보를 바탕으로 자동 주입해주는 기능

 

일반적인 다양한 기존 스프링 프로젝트를 보면, Controller에서 Service나 Repository 객체를 사용 시, new 키워드를 통해 컨트롤러에서 객체를 직접 생성하여 사용하지 않고 의존성 주입을 통해 스프링 컨테이너에 생성된 객체를 받아 사용하고 있는 것을 볼 수 있다.

 

@Component, @Service, @Repository, @Controller 등의 어노테이션이 붙은 클래스들은 스프링 실행 시 스캔을 통해 개발자가 정의한 의존성 정보를 자동으로 bean 설정 정보에 등록을 하게 되어 의존성 주입이 동작하게 합니다.

 

또한 Spring의 DI(Dependencies Injection)을 사용하면 기존코드를 전혀손대지 않고 설정만으로 구현클래스는 변경할 수 있습니다. ex) Jdbc

의존성 주입 3가지 방법 

1 ) setter 주입

    •  의존성을 입력받는 Setter 메서드를 만들고 이를 통해 의존성 주입

    •  setter라 불리는 필드의 값을 변경하는 수정자 메서드를 통해서 의존관계를 주입하는 방법 

    •  선택, 변경 가능성이 있는 의존관계에서 사용

@Controller
public class TestController {

    private TestService testService;

    @Autowired
    public void setTestService(TestService testService) {
        this.testService = testService;
    }

}

 

2 ) 필드 주입 

    •  변수 선언부에 @Autowired 애노테이션을 붙임

    •  이름 그대로 필드에 바로 주입하는 방법 

    •  코드가 간결하지만 외부에서 변경이 불가능해서 테스트하기 힘들다는 단점이 존재 

    •  DI 프레임 워크가 없으면 아무것도 할 수 없다.

    •  사용하지 않는 것이 좋다.

@Controller
public class TestController {

    @Autowired
    TestService testService;

}

 

3 ) 생성자 주입

    •  필요한 의존성을 포함하는 클래스의 생성자를 만들고 이를 통해 의존성 주입

    •  의존관계가 실행 중 동적으로 변하는 경우는 거의 없으므로 생성자 주입을 권장

    •  생성자 호출 시점에 딱 1번만 호출되는 것이 보장 

    •  불변, 필수 의존관계에 사용 

@Controller
public class TestController {
   
    // final 키워드를 통해 생성자에 값이 설정되지 않는 오류를 컴파일 시점에 막아준다.
    private final TestService testService;

    @Autowired // 생성자가 1개만 있을 경우 생략 가능
    public TestController(TestService testService) {
        this.testService = testService;
    }

}

 

Spring Framework는 의존성 주입시 "생성자 주입 방법"을 권장합니다.

 

이유 

: 대부분 의존관계 주입은 애플리케이션 종료시점가지 변경할 일이 없으며 불변해야합니다.

: setter를 이용하게 되면 setxx 메서드를 public으로 열어두어야 하는데 이는 누군가 실수로 변경할 수도 있고, 변경하면 안되는 메서드를 열어두는 것은 좋은 설계 방법이 아닙니다.

: 생성자 주입을 제외한 나머지 주입 방식은 모두 생성자 이후에 호출되므로 필드에 final 키워드를 사용할 수 없습니다.