6장) 6.5 스프링 AOP

Zin0_0 2021. 7. 23. 15:52

6장 AOP

부가기능 적용 후에 기존 설계 코드에 영향을 주지 않도록 제공돼야 함
- 다른 코드에서는 존재가 보이지 않지만, 메소드가 호출되는 과정에서 다이내믹하게 부가적인 기능을 제공

6.5.1 자동 프록시 생성

타깃 오브젝트마다 비슷한 내용의 ProxyFactoryBean 설정 정보 추가 부분이 남은 해결 과제
중복 문제의 접근 방법
- JDBC API를 사용하는 DAO 코드
  - 전략 패턴과 DI를 적용해서 템플릿과 콜백, 클라이언트로 나누어 해결
- 반복적인 위임 코드가 필요한 프록시 클래스 코드
  - 다이내믹 프록시와 다이내믹 프록시 생성 팩토리 DI를 사용해서 런타임 코드 자동생성 기법으로 해결
- 반복적인 ProxyFactoryBean 설정
  - 미해결
빈 후처리기를 이용한 자동 프록시 생성기
- 스프링은 컨테이너로서 제공하는 기능 중 변하지 않는 핵심 부분 외에는 대부분 확장할 수 있는 확장 포인트를 제공
  - BeanPostProcessor 인터페이스를 구현해서 만드는 빈 후처리기 존재
  - DefaultAdvisorAutoProxyCreator 빈 후처리기 이용
    - 어드바이저를 이용한 자동 프록시 생성기
    - 빈 후처리기 자체를 빈으로 등록하여 스프링에 적용
      - 빈 오브젝트가 생성될 때마다 빈 후처리기에 보내서 후처리 작업 요청
      - 프로퍼티 강제 수행 및 초기화 작업 수행, 만들어진 빈 오브젝트 자체를 바꿀 수 있음
        
        스프링이 설정을 참고해서 만든 오브젝트가 아닌 다른 오브젝트를 빈으로 등록 가능
    - 빈 오브젝트의 일부를 프록시로 포장하고 프록시를 빈으로 등록 ~> 자동 프록시 생성 빈 후처리기
  - DefaultAdvisorAutoProxyCreator 빈 후처리기 등록
    ~> 빈 오브젝트를 만들 때마다 후처리기에 빈을 보냄
    ~> 빈으로 등록된 모든 어드바이저 내의 포인트컷으로 프록시 적용 대상인지 확인
    ~> 내장된 프록시 생성기에게 현재 빈에 대한 프록시를 만들게 하고, 어드바이저를 연결
    ~> 프록시가 생성되면 프록시 오브젝트를 컨테이너에 반환
    ~> 컨테이너는 이 프록시 오브젝트를 빈으로 등록하고 사용
확장된 포인트컷
- 포인트컷은 메소드 선정과 빈 오브젝트 자체 선정 기능 두 가지 기능을 가짐
- ```
public interface Pointcut {
    ClassFilter getClassFilter(); // 프록시 적용할 클래스인지 확인
    MethodMatcher getMethodMatcher(); // 어드바이스를 적용할 메소드인지 확인
}
```
  - 프록시를 적용할 클래스인지 판단 ~> 어드바이스를 적용할 메소드인지 확인
  - ProxyFactoryBean에서는 클래스 레벨 필터가 필요 없었지만, 모든 빈에 대해 프록시 자동 적용 대상을 선별하는 빈 후처리기 DefaultAdvisorAutoProxyCreator는 클래스와 메소드 선정 알고리즘 모두 가지고 있는 포인트컷이 필요
    - 위의 포인트컷 + 어드바이스가 결합된 어드바이저가 등록되어 있어야함

포인트컷 테스트

@Test
public void classNamePointcutAdvisor() {
    NameMatcherPointcut classMethodPointcut = new NameMatcherMethodPointcut() {
        public ClassFilter getClassFilter() {
            return new ClassFilter() {
                public boolean matches(Class<?> clazz) {
                    return clazz.getSimpleName().startsWith("HelloT"); // HelloT로 시작하는 클래스를 선정
                }
            };
        }
    };
    classMethodPointcut.setMappedName("sayH*"); // sayH로 시작하는 메소드 선정

    // Test
    checkAdviced(new HelloTarget(), classMethodPointcut, true);
    checkAdviced(new HelloWorld(), classMethodPointcut, false;)
}

private void checkAdviced(Object target, Pointcut pointcut, boolean adviced) {
    ProxyFactoryBean pfBean = new ProxyFactoryBean();
    pfBean.setTarget(target);
    pfBean.addAdvisor(new DefaultPointcutAdvisor(pointcut, new UppercaseAdvice()));
    Hello proxiedHello = (Hello) pfBean.getObject();

    if (adviced) {
        assetThat(proxiedHello.sayHello("Toby"), is("HELLO TOBY"));
        assetThat(proxiedHello.sayHi("Toby"), is("HI TOBY"));
    } else {
        assetThat(proxiedHello.sayHello("Toby"), is("Hello Toby"));
        assetThat(proxiedHello.sayHi("Toby"), is("Hi Toby"));
    }
}

포인트 컷이 클래스 필터까지 동작해서 클래스를 거르면, 프록시를 적용해도 부가기능이 제공되지 않음
- 어차피 어떤 메소드에도 부가기능이 적용되지 않는데, 굳이 프록시를 둘 이유가 없음

6.5.2 DefaultAdvisorAutoProxyCreator의 적용

클래스 필터를 적용한 포인트컷 작성

public class NameMatchClassMethodPointcut extends NameMatchMethodPointcut {
    public void setMappedClassName(String mappedClassName) {
        this.setClassFilter(new SimpleClassFilter(mappedClassName));
    }

    static class SimpleClassFilter implements ClassFilter {
        String mappedName;

        private SimpleClassFilter(String mappedName) {
            this.mappedName = mappedName;
        }

        @Override
        public boolean matches(Class<?> clazz) {
            return PatternMatchUtils.simpleMatch(mappedName, clazz.getSimpleName()); // 와일드카드 문자열 비교를 지원
        }
    }
}

어드바이저를 이용하는 자동 프록시 생성기 등록
- 다른 빈에서 참조되거나 코드에서 빈 이름으로 조회될 필요가 없기 때문에, id 애트리뷰트는 생략하고 class만 입력하여 사용 가능
포인트컷 등록
- 프로퍼티에 mapping될 클래스 이름과 메소드 이름의 패턴을 설정
어드바이스와 어드바이저
- 어드바이스와 어드바이저 모두 설정을 변경할 필요가 없지만, 사용되는 방법이 바뀜
- DefaultAdvisorAutoProxyCreator에 의해 자동수집되고, 프록시 대상 선정 과정에 참여하며, 자동 생성된 프록시에 다이내믹하게 DI돼서 동작하는 어드바이저가 됨
ProxyFactoryBean 제거와 서비스 빈의 원상복구
- 간접적으로 사용되던 userServiceImpl 빈의 아이디를 userService로 재설정
  - 더 이상 명시적인 프록시 팩토리 빈을 등록하지 않기 때문 ~> ProxyFactoryBean 타입 빈 삭제 가능
자동 프록시 생성기를 사용하는 테스트
- 강제 예외 발생용 TestUserService 클래스를 빈으로 등록하기
  - 문제점
    - TestUserService가 UserServiceTest 내부에 정의된 스태틱 클래스
      - 스태틱 멤버 클래스를 설정에 등록할 때는, $를 붙여 사용
    - 포인트컷이 트랜잭션 어드바이스를 적용해주는 대상 클래스 이름 패턴에 불일치
      - 클래스 이름을 TestUserServiceImpl로 수정
      - users 리스트에서 예외를 발생시킬 기준 id를 고정 상수값으로 수정
  - userService를 parent로 등록하고, @Autowired를 통해 testUserService를 DI 받도록 수정
자동 생성 프록시 확인
- 트랜잭션이 필요한 빈에 트랜잭션 부가기능이 적용됐는지 확인
  - 트랜잭션이 커밋되는 경우 적용 여부를 확인하기 힘듦 ~> 예외 상황 롤백에 대한 테스트 필요
- 아무 빈에나 트랜잭션 부가기능이 적용된 것은 아닌지 확인
  - 프록시 자동생성기가 어드바이저 빈에 연결해둔 포인트컷 클래스 필터를 이용해 원하는 빈에만 프록시를 생성했는지 확인
  - 포인트컷 빈의 클래스 이름 패턴을 변경해서 testUserService 빈에 트랜잭션이 적용되지 않게해서 확인
  - 자동생성된 프록시 확인
    - getBean("userService")로 가져온 오브젝트의 타입은 TestUserService 타입이 아니라 JDK의 Proxy 타입
    - ```
    @Test
    public void advisorAutoProxyCreator() {
        assertThat(testUserService, is(Proxy.class));
    }
```

6.5.3 포인트컷 표현식을 이용한 포인트컷

스프링의 리플렉션 API 사용
- 장점
  - 클래스와 메소드 이름, 패키지, 파라미터, 리턴 값, 애노테이션, 구현 인터페이스, 상속 클래스 등의 정보를 쉽게 파악 가능
- 단점
  - 코드 작성이 번거롭고, 메타정보 비교 방법을 조건이 달라질 때마다 포인트컷 구현 코드를 수정해야함

스프링의 포인트컷 표현식

일종의 표현식 언어로 포인트컷 작성
AspectJExpressionPointcut 클래스 사용
- 포인트컷 표현식을 이용해 클래스와 메소드 선정 알고리즘을 한 번에 지정
- AspectJ의 일부 문법을 확장해서 사용해서, AspectJ 포인트컷 표현식이라고도 함

포인트컷 테스트용 클래스 생성

package springbook.leaningtest.spring.pointcut;

public class Target implements TargetInterface {
    public void hello() {}
    public void hello(String a) {}
    public int minus(int a, int b) throws RuntimeException {return 0;}
    public int plus(int a, int b) {return 0;} // 이상 4개는 override한 메소드
    public void method() {} // 클래스 내부에서 자체 정의한 메소드
}

포인트컷 표현식 문법

포인트컷 지시자를 이용해서 작성

execution()이 대표적으로 사용됨
- execution([접근제한자 패턴] 타입패턴 [타입패턴.]이름패턴 (타입패턴 | *..*, ...) [throws 예외 패턴])

메소드 시그니처를 이용한 포인트컷 표현식 테스트

@Test
public void methodSignaturePointcut() throws SecurityException, NoSuchMethodException {
    AspectJExpressionPointcut pointcut = new AspectJExpressionPointcut();
    pointcut.setExpression("execution(public int springbook.learningtest.spring.pointcut.Target.minus(int,int) throws java.lang.RuntimeException)");

    // 

    .minus()
    assertThat(pointcut.getClassFilter().matches(Target.class) && 
              pointcut.getMethodMatcher().matches(
              Target.class.getMethod("minus", int.class, int.class), null), is(true));

    // Target.plus()
    assertThat(pointcut.getClassFilter().matches(Target.class) &&
              pointcut.getMethodMatcher().matches(
              Target.class.getMethod("plus", int.class, int.class), null), is(false));
}

포인트컷 표현식 테스트

메소드 시그니처를 사용한 포인트 표현식 중, 접근 제한자 패턴, 클래스 타입 패턴, 예외 패턴은 옵션이기 때문에 생략 가능
- execution(int minus(int, int))와 같이 간략하게 표현 가능
  - 리턴 타입 제한을 없애고 싶다면, int 대신 * 와일드카드를 적용 가능
  - 파라미터 개수와 타입을 무시하려면, (int, int) 부분을 (...)로 적용 가능
  - 선정 조건을 다 없애고 모든 메소드를 다 허용하는 포인트 컷이라면 execution(* *(..))과 같이 사용 가능

포인트컷과 메소드를 비교해주는 테스트 헬퍼 메소드

public void pointcutMatches(String expression, Boolean expected, Class<?> clazz, String methodName, Class<?>... args) throws Exception {
    AspectJExpressionPointcut pointcut = new AspectJExpressionPointcut();
    pointcut.setExpression(expression);

    assertThat(pointcut.getClassFilter().matches(clazz) &&
              pointcut.getMethodMatcher().matches(clazz.getMethod(methodName, args), null), is(expected));
}

타깃 클래스의 메소드에 대해 포인트컷 선정 여부 검사 헬퍼 메소드

public void targetClassPointcutMatches(String expression, boolean... expected) throws Exception{
    pointcutMatches(expression, expected[0], Target.class, "hello");
        pointcutMatches(expression, expected[1], Target.class, "hello", String.class);
        pointcutMatches(expression, expected[2], Target.class, "plus", int.class, int.class);
        pointcutMatches(expression, expected[3], Target.class, "minus", int.class, int.class);
        pointcutMatches(expression, expected[4], Target.class, "method");
}

포인트컷 표현식 테스트
- ```
@Test
public void pointcut() throws Exception {
    targetClassPointcutMatches("execution(* *(..))", true, true, true, true, true);
}
```
- Target 클래스 대신 구현 대상인 interface를 선정하게되면, 해당 interface를 구현한 메소드에만 포인트 컷이 적용됨

포인트컷 표현식을 이용하는 포인트컷 적용
- 표현식
  - execution
    - 메소드의 시그니처 비교
  - bean
    - 스프링 빈의 이름으로 비교
    - 단순한 클래스와 메소드라는 기준을 넘어서는 유용한 선정 방식
  - 특정 애노테이션 타입, 메소드, 파라미터에 적용되어 있는 것을 보고 메소드를 선정하게 하는 포인트 컷도 가능
    - @annotation(Transactional);
- 포인트컷 적용
  - 앞서 만든 NameMatchclassMethodPointcut과 같이 직접 구현 클래스를 사용하지말고, 포인트컷 표현식을 사용해서 수정
    - AspectJExpressionPointcut으로 빈을 등록하고, 프로퍼티에 mapping될 클래스 이름과 메소드 이름의 패턴을 설정하도록 수정
타입 패턴과 클래스 이름 패턴
- 단순한 클래스 이름 패턴과 포인트컷 표현식에서 사용하는 타입 패턴의 차이점
  - 포인트컷 표현식의 클래스 이름에 적용되는 패턴은 클래스 이름 패턴이 아니라 타입 패턴이기 때문에, 구현 인터페이스, 슈퍼 클래스, 해당 클래스 모두 적용됨

6.5.4 AOP란 무엇인가?

UserService에 트랜잭션 적용 과정 정리
트랜잭션 서비스 추상화
- 트랜잭션 경계설정 코드를 비즈니스 로직에 넣으면서 생긴 문제는 특정 트랜잭션 기술에 종속된 코드가 되는 것
  - 서비스 추상화 기법을 적용
  - 구체적인 구현 내용을 담은 의존 오브젝트를 런타임 시에 다이내믹하게 DI
프록시와 데코레이터 패턴
- 비즈니스 로직 코드에 트랜잭션을 적용하고 있다는 사실이 코드에 드러나 있는 문제
  - DI를 이용한 데코레이터 패턴 적용
    - 클라이언트가 인터페이스와 DI를 통해 접근, 데코레이터 패턴으로 트랜잭션 부가기능 부여
    - 클라이언트가 일종의 프록시 역할을 하는 데코레이터를 거쳐 타깃에 접근
다이내믹 프록시와 프록시 팩토리 빈
- 트랜잭션 기능을 부여하지 않아도 되는 메소드마저 프록시로서 위임기능이 필요 ~> 프록시 클래스를 일일이 만드는 작업의 부담 & 구현 코드 중복 문제가 존재
- 프록시 클래스 없이도 프록시 오브젝트를 런타임 시에 만들어주도록 JDK 다이내믹 프록시 적용
  - 동일한 기능의 프록시를 여러 오브젝트에 적용할 경우 오브젝트 단위의 중복 문제는 여전히 존재
- 프록시 팩토리 빈을 이용해서 다이내믹 프록시 생성에 DI 도입
  - 내부적으로 템플릿/콜백 패턴 활용
    - 어드바이스(부가기능), 포인트컷(선정 알고리즘)을 프록시로부터 분리 및 공유
자동 프록시 생성 방법과 포인트컷
- 프랜잭션 적용 대상 빈마다 일일이 프록시 팩토리 빈을 설정해야하는 문제
  - 스프링 컨테이너의 빈 생성 후처리 기법 적용
    - 컨테이너 초기화 시점에 자동으로 프록시 생성
    - 클래스 선정 포인트컷 사용
    - 포인트컷 표현식을 사용해서 간단한 설정만으로 적용 대상을 선정
부가기능 모듈화
- 트랜잭션 경계설정 기능이 다른 모듈의 코드에 부가적으로 부여되는 기능이어서 앞에서 학습해왔던 방법들로 간단하게 모듈화 불가
  - 다이내믹 프록시, IoC/DI 컨테이너 빈 생성 작업을 가로채서 빈 오브젝트를 프록시로 대체하는 빈 후처리 기술, 데코레이터 패턴, 자동 프록시 생성, 포인트컷 등 복잡한 기술 요구
  - 위의 기술을 이용해서 TransactionAdvice라는 이름으로 모듈화
AOP: 애스펙트 지향 프로그래밍
- 애스펙트(Aspect)
  - 자체로 애플리케이션 핵심 기능은 없지만, 구성하는 중요한 한 가지 요소로, 핵심기능에 부가되어 의미를 갖는 특별한 모듈
  - 어드바이스와 포인트컷을 함께 가지고 있음
    - 앞선 예시들의 어드바이저가 단순한 형태의 Aspect
  - 핵심기능 코드 사이에 침투한 부가기능을 독립적인 모듈인 애스펙트로 구분하여 사용
    - 핵심기능은 순수하게 그 기능만을 담당, 독립적으로 구분
    - 자신이 필요한 위치에 다이내믹하게 참여하지만, 설계 및 개발은 독립적인 관점으로 진행
- 애스펙트 지향 프로그래밍(Aspect Oriented Programming, AOP)
  - 애플리케이션의 핵심적인 기능에서 부가기능을 분리해서 Aspect 모듈로 만들어서 설계 & 개발하는 방법
  - OOP를 돕는 보조 기술
  - 애플리케이션을 특정한 관점을 기준으로 바라볼 수 있게 해준다는 의미에서 AOP를 관점 지향 프로그래밍이라고도 부름

6.5.5 AOP 적용기술

프록시를 이용한 AOP
- 프록시로 만들어 DI로 연결된 빈 사이에 적용해서 타깃 메소드 호출 과정에 참여하여 부가기능을 제공
  - 스프링 AOP는 자바의 기본 JDK와 스프링 컨테이너 외에 기술과 환경을 요구하지 않음
- 스프링 AOP의 어드바이스(부가기능)가 적용되는 대상은 오브젝트의 메소드이며, 프록시 방식이기에 메소드 호출 과정에서 부가기능을 제공
  - InvocationHandler의 작동 방식과 마찬가지로 어드바이스가 구현하는 MethodInterceptor 인터페이스가, 프록시로부터 요청을 받아서 타깃 오브젝트의 메소드를 호출
바이트코드 생성과 조작을 통한 AOP
- 프록시 방식이 아닌 AOP
  - AOP 기술의 원조, 가장 강력한 AOP 프레임워크인 AspectJ
  - 다이내믹 프록시 방식이 아닌, 타깃 오브젝트를 뜯어고쳐서 부가기능을 직접 넣어주는 방법 사용
  - 컴파일된 타깃의 클래스 파일 자체를 수정하거나, JVM에 로딩되는 시점에 가로채서 바이트 코드를 조작
- 프록시를 사용하지 않는 이유
  - 바이트코드를 조작해서 타깃 오브젝트를 직접 수정하면, 스프링과 같은 DI 컨테이너의 도움을 받지 않아도 AOP를 적용할 수 있기 때문
    - 컨테이너가 사용되지 않는 환경에서도 AOP를 손쉽게 적용 가능
  - 프록시 방식보다 강력하고 유연한 AOP 가능
    - 프록시를 사용하면, 부가기능 추가는 클라이언트가 호출할 때 사용하는 메소드로 한정
    - 직접 바이트코드를 조작하면 오브젝트의 생성, 필드 값의 조회 & 조작, 스태틱 초기화 등 다양한 부가기능 부여 가능
- 고급 AOP 기술은 바이트코드 조작을 위해 JVM의 실행 옵션을 변경하거나, 별도의 바이트코드 컴파일러를 사용하거나, 특별한 클래스 로더를 사용하는 등 번거로움
  - 일반적인 AOP를 적용할 때는, 프록시 방식의 스프링 AOP로 충분

6.5.6 AOP의 용어

타깃
- 부가기능을 부여할 대상
- 핵심 기능을 담은 클래스 or 다른 부가기능을 제공하는 프록시 오브젝트
어드바이스
- 타깃에 제공할 부가기능을 담은 모듈
- 오브젝트로 정의하거나 메소드 레벨에서 정의해서 사용
- MethodInterceptor처럼 메소드 호출 과정에 전반적으로 참여하는 것, 예외 발생 시에만 동작하는 등의 메소드 호출 과정의 일부만 동작하는 등 여러 종류가 존재
조인 포인트
- 어드바이스가 적용될 수 있는 위치
- 스프링 프록시 AOP에서 메소드의 실행 단계
- 타깃 오브젝트가 구현한 인터페이스의 모든 메소드
포인트컷
- 어드바이스를 적용할 조인 포인트를 선별하는 작업 or 기능을 정의한 모듈
- 스프링 AOP의 조인 포인트는 메소드 실행 ~> 스프링의 포인트컷은 메소드 선정 기능
- excution으로 시작하고, 메소드 시그니처를 비교하는 방법을 주로 이용
프록시
- 클라이언트와 타깃 사이에 존재하며 부가기능을 제공하는 오브젝트
- DI를 통해 타깃 대신 클라이언트에게 주입, 클라이언트의 메소드 호출을 대신 받아 타깃에 위임하면서 부가기능을 부여
- 스프링은 프록시를 통해 AOP 지원
어드바이저
- 포인트컷 + 어드바이스 쌍의 오브젝트
- 어떤 부가기능(어드바이스)을 어디에(포인트컷) 전달할 것인지 알고있는 AOP의 가장 기본이 되는 모듈
- 스프링 AOP에서만 사용되는 용어
  - 일반 AOP에서는 사용 X
에스펙트
- AOP의 기본 모듈
- 한 개 이상의 포인트컷과 어드바이스 조합으로 만들어지며, 보통 싱글톤 형태의 오브젝트
- 스프링의 어드바이저는 아주 단순한 Aspect

AOP 네임스페이스

스프링 AOP를 적용하기 위해 추가한 어드바이저, 포인트컷, 자동 프록시 생성기 같은 빈들은 애플리케이션 로직을 담은 빈과 달리, 스프링 컨테이너에 의해 자동으로 인식돼서 특별한 작업을 위해 사용됨
스프링의 프록시 방식을 AOP에 적용하기 위한 빈 등록
- 자동 프록시 생성기
  - 스프링의 DefaultAdvisorAutoProxyCreator 클래스를 빈으로 등록
  - 다른 빈을 DI하지 않고, 자신도 DI 되지 않으며 독립적으로 존재
  - Application Context가 빈 오브젝트를 생성하는 과정에 빈 후처리기로 참여
  - 빈으로 등록된 어드바이저를 이용해 프록시를 자동으로 생성
- 어드바이스
  - 부가기능을 구현한 클래스를 빈으로 등록
  - TransactionAdvice는 AOP 관련 빈 중 유일하게 직접 구현한 클래스를 사용
- 포인트컷
  - 스프링의 AspectJExpressionPointcut을 빈으로 등록하고, expression 프로퍼티에 포인트컷 표현식을 넣어 사용
- 어드바이저
  - 스프링의 DefaultPointcutAdvisor 클래스를 빈으로 등록해서 사용
  - 어드바이스와 포인트컷을 프로퍼티로 참조하고, 자동 프록시 생성기에 의해 자동 검색되어 사용됨
AOP 네임스페이스
- 스프링은 AOP와 관련된 태그를 정의해둔 aop 스키마를 제공
  - 별도의 네임스페이스를 지정해서 디폴트 네임스페이스의 <bean> 태그와 구분해서 사용
  - 설정 파일에 springframwork의 aop를 등록해서 사용
  - <aop:config>, <aop:pointcut>, <aop:advisor> 세 태그를 정의하면 빈이 자동으로 등록
  - transactionAdvice를 제외한 AOP 관련 빈들은 의미를 잘 드러내는 독립적인 전용 태그를 사용하도록 권장
어드바이저 내장 포인트컷
- AspectJ 포인트컷 표현식을 활용하는 포인트컷은 expression 프로퍼티를 설정해서 사용
- 포인트컷은 어드바이저에 참조돼야 사용됨
  - 독립적으로 태그를 분리하지 않고 어드바이저 태그와 결합해서 사용가능
  - 포인트컷을 내장하면 두 개의 빈이 등록됨

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