Dependency Injection(의존성 주입)

객체 간 의존성을 자신이 아닌 외부에서 두 객체 간의 관계를 결정해주는 디자인 패턴

스프링에선 의존성 주입을 여러가지 방법으로 주입할 수 있는데, 현재는 대부분 생성자 주입을 사용하며, 이 방법으로 의존성을 주입했을 경우 아래의 장점을 얻을 수 있다.

• Test 용이

• 코드 재사용성 증가

• 객체 간 의존성 감소

• 객체 간 결합도를 낮춰 유연한 코드 작성

핵심은 DI를 통해 제어의 역전을 실현하고, 객체 간의 관계를 명확하게 정의하여 코드의 유연성과 테스트 용이성을 높이는 것이다.

의존성 주입이 필요한 이유

기존 코드

아래 예시에서는 MessageSender 클래스가 EmailService 클래스에 의존하기 때문에 EmailService 클래스의 구현체가 변경되면 MessageSender 클래스도 변경되어야 한다.

public class MessageSender {

    private EmailService emailService; // 구체적인 구현체에 의존

    public MessageSender() {
        this.emailService = new EmailService(); // 구체적인 구현체 생성
    }

    public void sendMessage(String message) {
        emailService.sendMessage(message); // 구체적인 구현체의 메서드 호출
    }
}

결국 객체들 간의 관계가 아닌 클래스 간의 관계가 형성되어 유연한 코드 작성이 어렵게 된다.

의존성 주입을 이용한 코드

아래 예시에서는 MessageSender 클래스가 MessageService 인터페이스(역할)에 의존하게 된다.

public interface MessageService {

    void sendMessage(String message);
}

public class EmailService implements MessageService {

    @Override
    public void sendMessage(String message) {
        System.out.println("Sending email: " + message);
        // 이메일을 전송하는 코드
    }
}

public class MessageSender {

    private MessageService messageService; // 인터페이스에 의존

    public MessageSender(MessageService messageService) {
        this.messageService = messageService; // 의존성 주입
    }

    public void sendMessage(String message) {
        messageService.sendMessage(message); // 인터페이스의 메서드 호출
    }
}

이렇게 되면 MessageService 인터페이스를 구현한 클래스가 변경되어도 MessageSender 클래스는 변경하지 않아도 된다.

DI 3가지 방법(Spring)

스프링 프레임워크에서는 여러 방법으로 의존성을 주입할 수 있다.

1. 생성자 주입(가장 권장되는 방법)

@Controller
public class MemberController {

    private final MemberService memberService;

    // @Autowired // 생략가능
    public MemberController(MemberService memberService) {
        this.memberService = memberService;
    }
}

• 생성자 호출 시점에 딱 한 번만 호출되는 것이 보장

• 주입 받은 객체가 불변하며 필수적인 관계에 사용

• 만약 생성자가 하나라면 @Autowired 생략 가능

2. Field 주입

@Controller
public class MemberController {

    @Autowired
    private MemberService memberService;
}

• 주입한 필드를 변경할 수 없어 외부에서 접근이 불가능하기 때문에 테스트 코드 작성에 어려움이 있음

• DI 프레임워크가 존재해야 동작하기 때문에 순수한 자바 코드로 테스트가 어려움

• 애플리케이션 실제 코드와 관계 없는 테스트 코드나 설정을 목적으로 하는 @Configuration 같은 곳에서만 특별한 용도로 사용하는것을 권장

3. 수정자 주입(Setter Injection)

@Controller
public class MemberController {

    private MemberService memberService;

    @Autowired
    public void setMemberController(MemberService memberService) {
        this.memberService = memberService;
    }
}

• 선택/변경 가능성이 있는 의존관계에서 사용

• 결국 Setter를 public으로 열어두어야 하기 때문에 실행 중에 의존 관계가 변경 가능성이 있어 위험

4. 일반 메서드 주입

@Controller
public class MemberController {

    private MemberService memberService;

    @Autowired
    public void init(MemberService memberService) {
        this.memberService = memberService;
    }
}

• 한 번에 여러 필드를 주입 받을 수 있음

• 일반적으로 잘 사용하지 않으며, 의존 관계 변경 가능성이 있어 위험

생성자 주입을 사용하는 이유

기본적으로 Spring Framework에서 권장하는 방법은 1번의 생성자 주입이며, 그 이유는 다음과 같다.

• 대부분 의존관계 주입은 한 번 일어나면 애플리케이션 종료 시점까지 변경할 일이 없음

• 3번의 Setter방식은 실행 중 의존성이 변경되는 위험성 존재

1. 순환 참조 방지

개발 단위가 커지다 보면 여러 Component 간에 의존성이 생기며 A <--> B 컴포넌트가 아래와 같이 서로 참조하는 코드를 작성하게 되는 경우도 생기게 된다.

@Service
public class AService {

    @Autowired
    private BService bService;

    public void HelloWorldA() {
        bService.HelloWorldB();
    }
}

@Service
public class BService {

    @Autowired
    private AService bService;

    public void HelloWorldB() {
        bService.HelloWorldA();
    }
}

위와 같이 됐을 때, 계속해서 객체를 서로 참조하는 메서드가 실행되어 무한루프가 되어버리기 때문에 StackOverflow 에러가 발생한다. 생성자 주입도 마찬가지로 순환 참조가 발생하게 되지만 에러 발생 시점이 다르다.

• 생성자 주입: 애플리케이션을 실행하는 시점에 에러 발생

• 필드 주입 및 수정자 주입: 애플리케이션 실행 중 에러 발생(스프링 부트 2.6 이상부터는 생성자 주입과 마찬가지로 애플리케이션 실행 시점에 에러 발생)

2. 불변성

생성자로 의존성을 주입할 경우 final로 선언할 수 있어, 런타임 도중에 의존성을 주입 받는 객체의 불변성을 보장해준다.

3. 테스트 용이

테스트가 특정 프레임워크(Spring)에 의존하는 것보다는 순수 자바 코드로 테스트를 작성하는 것이 가장 좋은데, 다른 주입 방법을 사용했을 경우 순수 자바 코드로 Unit 테스트를 작성하는 것이 어려워진다.

// Service Code
@Service
public class MemberService {

    @Autowired
    private MemberRepository memberRepository;

    public void save(int id) {
        memberRepository.save(id);
    }
}

// Test Code
public class MemberTest {

    @Test
    public void test() {
        MemberService memberService = new MemberService();
        memberService.save(59);
    }
}

위와 같이 필드를 통한 의존성 주입을 하게 되면 Spring 위에서 동작하지 않는 순수 자바 테스트 코드에선 의존 관계 주입이 되지 않는다.(memberService -> null) 때문에 정상적인 테스트가 불가능해지며, 만약 Setter 주입을 사용하면 테스트 코드에서 setter를 통해 의존성을 주입해줄 수 있지만, 불변성 측면에서 위배된다.

Lombok 활용

생성자 주입은 많은 장점을 가져다주지만 필드 주입에 비해 편의성 면에선 조금 떨어지는데 Lombok을 사용하면 이를 극복할 수 있다.

// before
@Controller
public class MemberController {

    private final MemberService memberService;

    @Autowired
    public MemberController(MemberService memberService) {
        this.memberService = memberService;
    }
}

// after
@Controller
@RequiredArgsConstructor
public class MemberController {

    private final MemberService memberService;
}

생성자를 한 개만 두고 @Autowired를 생략 할 수 있다면 Lombok 라이브러리의 @RequiredArgsConstructor를 사용하게 되어 생성자 관련 코드를 간략하게 사용할 수 있다.

두 개 이상의 빈이 존재하는 경우

DiscountPolicy를 구현한 두 개의 클래스가 있고, 두 클래스 전부 스프링 빈으로 등록하여 다른 클래스에 자동 주입했을 경우 NoUniqueBeanDefinitionException이 발생한다.

@Component
public class FixDiscountPolicy implements DiscountPolicy {

}

@Component
public class RateDiscountPolicy implements DiscountPolicy {

}

// 의존성 주입
@Component
public class OrderService {

    private final DiscountPolicy discountPolicy;

    @Autowired
    public OrderServiceImpl(DiscountPolicy discountPolicy) {
        this.discountPolicy = discountPolicy;
    }
}

하위 타입을 변경하여 지정할 수 있지만 이는 DIP 위배하고, 유연성이 떨어지는 문제가 있어 다른 해결 방법을 사용하는 것이 좋다.

1. @Autowired 필드명 매칭

@Autowired는 타입 매칭을 시도하고, 같은 타입의 빈이 있으면 필드 이름/파라미터 이름으로 구분하여 주입하게 된다.

public class OrderService {

    private final DiscountPolicy discountPolicy;

    @Autowired
    public OrderServiceImpl(
            DiscountPolicy rateDiscountPolicy) { // discountPolicy -> rateDiscountPolicy로 변경하여 필드명과 동일하게 매칭
        this.discountPolicy = rateDiscountPolicy;
    }
}

2. Qualifier 사용

빈 이름 자체를 변경하는 개념은 아니고 추가 구분자를 붙여주어 주입 받는 곳에서 구분된 이름으로 주입받을 수 있게 해준다.

@Component
@Qualifier("mainDiscountPolicy")
public class FixDiscountPolicy implements DiscountPolicy {

}

@Component
@Qualifier("fixDiscountPolicy")
public class RateDiscountPolicy implements DiscountPolicy {

}

// 의존성 주입
@Component
public class OrderService {

    private final DiscountPolicy discountPolicy;

    @Autowired
    public OrderServiceImpl(@Qualifier("mainDiscountPolicy") DiscountPolicy discountPolicy) {
        this.discountPolicy = discountPolicy;
    }
}

만약 @Qualifier에 해당 하는 값이 없는 경우 그 이름의 스프링 빈을 추가로 찾게된다.

3. @Primary 사용

주입에 우선 순위를 정해주는 방법으로 여러 빈이 매칭 됐을 경우 해당 애노테이션을 가진 빈이 우선권을 가진다.

@Component
@Primary
public class RateDiscountPolicy implements DiscountPolicy {

}

@Qualifier는 사용하는 모든 코드에 붙여줘야 하지만, @Primary는 해당 코드에만 붙여주면 의존성 주입 정리가 끝난다.

수동 빈 등록 하는 상황

• 업무 로직 빈: 웹을 지원하는 컨트롤러, 핵심 비즈니스 로직이 있는 서비스, 데이터 계층의 레포지토리 등

  • 유사한 패턴이 반복되는 경우가 많아 자동 등록 기능을 사용하는 것이 좋음

• 기술 지원 빈: 기술적인 문제나 공통 관심사(AOP)를 처리

  • 설정 정보에 나타나도록 수동으로 등록하는 것이 좋음

참고자료

• 스프링 입문 - 코드로 배우는 스프링 부트, 웹 MVC, DB 접근 기술

• 스프링 핵심 원리 - 기본편