[Spring] 제어의 역전(IoC)과 의존성 주입(DI) 완벽 이해하기 🍃

🚩 INTRODUCTION

제어의 역전(IoC)과 의존성 주입(DI)은 객체지향 프로그래밍에서 코드의 유연성과 유지보수성을 높이는 데 중요한 설계 패턴입니다.

이 두 개념은 주로 대규모 애플리케이션에서 코드의 결합도를 낮추고, 각각의 모듈이 독립적으로 동작할 수 있도록 돕습니다.

제어의 역전은 코드의 흐름을 뒤집어 객체 간의 의존성을 외부로 넘기는 패턴이고, 의존성 주입은 외부에서 필요한 의존성을 객체에 주입하는 구체적인 방법입니다.

두 개념 모두 가독성, 확장성, 테스트의 용이성을 크게 향상시킵니다.

그럼 이제 두 개념에 대해 알아보도록 하겠습니다!

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⭐ 제어의 역전(IoC)

제어의 역전(IoC, Inversion of Control)은 소프트웨어 개발에서 코드의 흐름과 객체 관리를 외부로 넘김으로써, 프로그램의 유연성과 확장성을 높이는 설계 패턴입니다.

기본적으로 "제어"라는 개념은 프로그램의 흐름을 누가 주도적으로 관리하는가에 대한 문제입니다. 대부분의 소프트웨어는 개발자가 코드의 흐름을 직접 제어합니다. 즉, 객체를 생성하고, 메서드를 호출하며, 데이터 흐름을 제어하는 주체가 개발자가 되는 것입니다.

예를 들어, 일반적인 자바 프로그램에서 개발자는 main() 메서드로 프로그램의 시작을 제어하고, 필요한 객체를 생성하고, 메서드를 호출하며, 프로그램이 실행되는 전체 흐름을 관리합니다.

하지만 대규모 애플리케이션에서는 이런 방식이 비효율적일 수 있습니다. 시스템이 커지면 객체 간의 의존성이 복잡해지고, 코드의 결합도가 높아지기 때문에 유지보수와 확장이 어려워집니다. 이런 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 제어의 역전(IoC)입니다.

✅ 프레임워크에서의 제어의 역전 예시 : 스프링 

제어의 역전은 프로그램의 흐름을 개발자가 아닌 외부 시스템(주로 프레임워크나 컨테이너)이 대신 관리하는 것을 의미합니다. 이를 통해 객체 간의 의존성이 느슨하게 결합되어, 시스템을 유연하게 확장하고 쉽게 유지보수할 수 있습니다.

스프링 프레임워크를 사용하는 경우를 생각해봅시다. 스프링은 객체의 생성을 비롯한 의존성 관리, 애플리케이션의 흐름 제어 등을 개발자가 아닌 프레임워크가 주도합니다.

개발자는 객체나 메서드를 직접 생성하거나 호출하지 않고, 필요한 구성 요소만 정의한 후 그 구성 요소들이 언제, 어떻게 사용될지는 스프링 프레임워크가 제어하게 됩니다.

스프링은 다음과 같은 여러 가지 부분에서 제어의 역전을 구현합니다:

1. 객체 생성과 관리: 개발자는 애플리케이션에서 사용할 객체를 직접 생성하지 않고, 스프링 컨테이너가 이를 대신 생성하고 관리합니다. 이를 통해 객체의 생명 주기를 프레임워크가 제어하게 됩니다.
2. 의존성 주입: 객체가 필요로 하는 의존성을 프레임워크가 주입해 줍니다. 개발자는 의존성을 스스로 관리하지 않아도 되며, 스프링이 자동으로 필요한 객체를 주입합니다.
3. 애플리케이션의 생명 주기 관리: 스프링은 객체의 생성, 초기화, 소멸 등을 포함한 전체 생명 주기를 관리합니다. 개발자는 그저 객체가 필요로 하는 로직을 정의할 뿐, 언제 객체가 생성되고 소멸하는지는 스프링이 제어합니다.
4. AOP(관점 지향 프로그래밍): 스프링은 로깅이나 트랜잭션 관리 같은 횡단 관심사를 자동으로 처리해 줍니다. 이를 통해 개발자는 핵심 비즈니스 로직에만 집중할 수 있습니다.
5. 웹 요청 처리: 스프링의 MVC 패턴에서는 개발자가 웹 요청을 처리하는 방식을 직접 제어하지 않습니다. 스프링이 요청을 컨트롤러에 전달하고, 이후의 흐름을 관리해 줍니다.

이러한 방식으로, 스프링을 사용하면 프로그램의 제어권이 개발자가 아닌 프레임워크로 넘어가게 됩니다.

즉, 개발자는 단지 필요한 구성 요소만 정의하고, 나머지 흐름은 스프링이 처리하는 방식이 바로 제어의 역전입니다.

✅ 컨테이너에서의 제어의 역전 예시 : 서블릿

서블릿은 웹 애플리케이션에서 요청을 처리하는 자바 클래스입니다. 서블릿에 관련해서는 후에 더 자세히 글을 써볼 예정입니다!

개발자가 서블릿을 작성한 후 이를 웹 서버에 배포하면, 서블릿 컨테이너(예: Tomcat)가 서블릿의 생명 주기를 관리합니다.

일반적인 자바 프로그램에서는 개발자가 객체 생성, 메서드 호출 등 모든 것을 직접 제어하지만, 서블릿에서는 그 흐름이 다릅니다. 서블릿이 서버에 배포되면 컨테이너가 다음과 같은 흐름을 제어합니다:

1. 서블릿 컨테이너는 서버가 시작될 때 서블릿 객체를 생성합니다.
2. HTTP 요청이 발생하면 컨테이너는 doGet(), doPost() 같은 메서드를 호출합니다.
3. 개발자는 서블릿이 어떤 요청을 처리할지를 정의할 뿐, 서블릿의 생성 시점이나 메서드 호출 시점은 컨테이너가 결정합니다.

이것이 바로 제어의 역전입니다.

개발자는 서블릿의 구체적인 요청 처리 로직만 작성하고, 서블릿 객체의 생성 및 요청 처리 흐름은 컨테이너가 전적으로 관리합니다.

개발자가 직접 제어하는 것이 아니라, 외부 시스템이 제어하는 구조인 것이죠!

✅ 제어의 역전이 주는 장점

제어의 역전을 통해 얻을 수 있는 가장 큰 이점은 유연성과 유지보수성입니다.

각 객체가 외부의 흐름에 의존하지 않으므로, 쉽게 변경하거나 확장할 수 있습니다. 새로운 기능이 필요할 때도 기존 코드를 거의 수정하지 않고 외부에서 필요한 요소만 추가하면 되기 때문에, 변화하는 요구사항에 유연하게 대응할 수 있습니다.

또한, 코드의 결합도가 낮아져 테스트 용이성도 크게 향상됩니다.

객체 간의 의존성을 프레임워크가 관리하기 때문에, 각 객체는 독립적으로 테스트할 수 있습니다. 예를 들어, 스프링에서 특정 객체의 기능을 테스트할 때, 의존성을 직접 관리하지 않고, 가짜 객체를 주입하여 테스트할 수 있어 테스트가 훨씬 간편해집니다.

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⭐ 의존성 주입(DI)

의존성 주입(Dependency Injection, DI)은 객체가 스스로 필요한 의존성을 직접 생성하지 않고, 외부에서 주입받는 방식을 의미합니다.

이 방식은 제어의 역전(IoC)의 구체적인 구현 방법 중 하나입니다.

이를 통해 객체 간의 결합도를 낮추고, 코드의 유연성과 재사용성을 높이며, 테스트와 유지보수를 훨씬 더 쉽게 할 수 있게 됩니다.

간단하게 비유하자면, 의존성 주입은 필요한 도구나 재료를 스스로 준비하지 않고, 외부에서 제공받는 것과 같습니다.

예를 들어, 커피 머신이 커피콩을 스스로 갈지 않고, 이미 갈린 커피콩을 외부에서 받아 사용하는 상황을 생각해 볼 수 있습니다. 커피 머신은 커피콩을 갈 필요 없이, 외부에서 준비된 커피콩만 사용하면 되므로 더 유연하게 다양한 종류의 커피콩을 사용할 수 있고, 커피콩이 어디서 왔는지에 대해 알 필요가 없습니다. 이처럼 의존성 주입을 사용하면 객체 간의 관계가 유연해지고, 필요한 객체가 무엇인지에 대한 책임이 외부로 옮겨집니다.

✅ 의존성 주입의 중요성

의존성 주입의 가장 큰 이점은 코드의 결합도를 낮추는 것입니다.

결합도가 낮다는 것은, 한 객체가 다른 객체에 대해 직접적인 정보를 가질 필요가 없다는 것을 의미합니다.

예를 들어, 어떤 클래스 A가 클래스 B에 의존한다고 가정할 때, 전통적인 방법에서는 A 클래스가 B를 직접 생성하거나 사용 방법을 모두 알아야 하지만, 의존성 주입을 사용하면 외부에서 B를 A에 주입해주므로, A는 B의 세부 사항에 대해 몰라도 됩니다.

이런 방식의 장점은 다음과 같습니다:

1. 테스트 용이성: 의존성 주입을 통해 가짜(Mock) 객체를 쉽게 주입할 수 있습니다. 이를 통해, 실제로 실행되지 않는 외부 시스템(예: 데이터베이스, 외부 API 등)에 의존하지 않고도 클래스의 기능을 테스트할 수 있습니다.
   예를 들어, A 클래스가 이메일을 보내는 기능을 담당한다고 가정해 보겠습니다. 실제 이메일 서버와의 연동 없이, 테스트용 가짜 이메일 서비스 객체를 주입하여 이메일을 보내는 기능을 검증할 수 있습니다.
2. 유연성: 외부에서 주입되는 객체를 변경함으로써 클래스의 기능을 쉽게 변경할 수 있습니다. 예를 들어, 커피 머신이 기본적으로 에스프레소 커피콩을 사용하지만, 커피콩을 바꾸고 싶다면 외부에서 새로운 커피콩 객체를 주입해주면 됩니다. 이는 기존의 커피 머신 코드에는 아무런 변경이 없이 새로운 기능을 확장할 수 있게 해 줍니다.
3. 유지보수성: 객체 간의 관계가 느슨해지기 때문에, 코드의 변경이 필요할 때 한 곳에서만 수정하면 됩니다. 예를 들어, 클래스 A가 클래스 B에 의존하고 있는데, B 대신에 새로운 C 클래스를 사용하고 싶다면, 주입받는 객체만 C로 변경하면 됩니다.

✅ 의존성 주입의 다양한 방식

1. 생성자 주입(Constructor Injection)

생성자 주입은 객체가 생성될 때 필요한 의존성을 생성자의 매개변수로 전달받는 방식입니다. 이 방법은 객체가 생성될 때 반드시 필요한 의존성을 제공해야 하기 때문에, 불완전한 객체 생성을 방지할 수 있습니다.

예를 들어, 자동차 객체를 생성할 때, 엔진 객체가 필수적이라면 생성자에서 엔진 객체를 주입받는 식입니다. 이렇게 하면 자동차가 엔진 없이는 생성될 수 없다는 점이 명확해집니다.

public class Car {
    private Engine engine;
    
    // 생성자 주입
    public Car(Engine engine) {
        this.engine = engine;
    }
}

2. 세터 주입(Setter Injection)

세터 주입은 객체가 생성된 후에 의존성을 주입하는 방식입니다. 이는 의존성이 필수적이지 않고, 나중에 주입될 수 있을 때 유용합니다. 하지만, 필수적인 의존성인지 여부를 명확히 하기가 어렵기 때문에, 테스트 시 객체가 불완전한 상태로 사용될 위험이 있습니다.

예를 들어, 자동차에 네비게이션 시스템을 나중에 추가하고 싶다면, 세터 메서드를 통해 이를 주입할 수 있습니다.

public class Car {
    private NavigationSystem navSystem;
    
    // 세터 주입
    public void setNavigationSystem(NavigationSystem navSystem) {
        this.navSystem = navSystem;
    }
}

3. 인터페이스 주입(Interface Injection)

인터페이스 주입은 주입할 의존성을 위한 인터페이스를 제공하고, 이를 구현하는 클래스가 의존성을 주입받는 방식입니다. 이 방식은 조금 덜 사용되지만, 의존성 주입을 매우 유연하게 만들 수 있습니다.

예를 들어, CoffeeMachine 인터페이스를 만들어 두고, 다양한 커피 머신 타입을 구현한 후 외부에서 그 구현체를 주입할 수 있습니다. 이로써 커피 머신이 커피콩을 어떻게 처리할지에 대한 구체적인 구현을 알 필요가 없게 됩니다.

public interface CoffeeMachine {
    void brewCoffee();
}

public class EspressoMachine implements CoffeeMachine {
    @Override
    public void brewCoffee() {
        System.out.println("Brewing espresso...");
    }
}

✅ 의존성 주입과 스프링

의존성 주입은 스프링 프레임워크에서 매우 중요한 역할을 합니다. 스프링은 의존성 주입을 통해 애플리케이션 내에서 객체들 간의 관계를 자동으로 관리합니다. 개발자는 직접 객체를 생성하거나 의존성을 관리할 필요 없이, 스프링이 제공하는 설정만으로 객체의 생성과 주입을 처리할 수 있습니다.

스프링에서는 주로 생성자 주입이 권장됩니다. 이는 필수적인 의존성을 명확히 하고, 객체가 생성될 때 필요한 모든 의존성을 즉시 주입받도록 보장해 줍니다. 스프링이 관리하는 객체(빈)는 컨테이너가 생성 및 주입을 담당하므로, 개발자는 비즈니스 로직에만 집중할 수 있습니다.

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🚩 총정리

제어의 역전(IoC)은 소프트웨어 개발에서 코드의 제어권을 외부로 넘김으로써 객체 간 결합도를 낮추고, 시스템의 유연성을 높이는 중요한 설계 패턴입니다. 스프링 같은 프레임워크는 이러한 제어의 역전 개념을 통해 객체 생성, 의존성 주입, 요청 처리 등의 흐름을 관리하여 개발자가 핵심 비즈니스 로직에만 집중할 수 있게 해줍니다. 이를 통해 대규모 애플리케이션에서도 유지보수성과 확장성을 높여 장기적으로 안정적이고 효율적인 시스템을 구축할 수 있습니다.의존성 주입의 중요성

의존성 주입(DI)은 제어의 역전을 구현하는 구체적인 방법으로, 객체가 필요한 의존성을 스스로 생성하지 않고 외부에서 주입받도록 합니다. 이렇게 하면 객체가 다른 객체에 강하게 결합되지 않고, 필요에 따라 외부에서 주입되는 방식에 따라 유연하게 동작할 수 있게 됩니다.

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📌 참고

The IoC Container :: Spring Framework

 

Dependency Injection :: Spring Framework