[강의메모] 스프링 DB 1편 - 데이터 접근 핵심 원리 - ch2. 커넥션풀과 데이터소스 이해

인프런 김영한님 스프링 DB 1편 - 데이터 접근 핵심 원리

강의 중 2장을 보고 핵심 내용을 정리했습니다.

 

커넥션 풀(Connection Pool)이란?

직접 데이터베이스 커넥션을 매번 획득할 때

1.   애플리케이션 로직은 DB 드라이버를 통해 커넥션을 조회
2.   DB 드라이버는 DB와 TCP/IP 커넥션을 연결한다. 이 과정에서 3 way handshake 같은 TCP/IP 연결을 위한 네트워크 동작도 발생한다.
3.   DB 드라이버는 TCP/IP 커넥션이 연결되면 ID, PW와 기타 부가정보를 DB에 전달
4.   DB는 ID, PW를 통해 내부 인증을 완료하고, 내부에 DB 세션을 생성
5.   DB는 커넥션 생성이 완료 응답을 보낸다.
6.   DB 드라이버는 커넥션 객체를 생성해서 클라이언트에 반환

 

이렇게 커넥션을 새로 만드는 것은 과정도 복잡하고 시간도 많이 소요된다.
DB와 애플리케이션 서버에서 TCP/IP 커넥션을 새로 생성하기 위한 리소스를 매번 사용해야하기 때문이다.

진짜 문제는 사용자가 애플리케이션을 사용할 때, SQL을 실행하는 시간 뿐만 아니라 커넥션을 새로 만드는 시간이 추가 
되기 때문에 결과적으로 응답 속도에 영향을 준다.

 

이런 문제를 해결하기 위해 나온 아이디어가 커넥션을 미리 생성하고 사용하는 커넥션 풀이다.

커넥션 풀 초기화

애플리케이션을 시작할 때 커넥션 풀은 지정한 만큼 커넥션을 미리 확보해서 풀에 보관한다. 

보통 기본값은 10개다.

 

커넥션 풀 연결 상태

커넥션 풀에 들어 있는 커넥션은 TCP/IP로 DB와 커넥션이 연결되어 있는 상태이기 때문에 언제든지 즉시 SQL을 DB에 전달할 수 있다.

 

커넥션 풀로 커넥션 사용 및 반환

커넥션 조회

 

애플리케이션 로직에서 직접 DB 드라이버를 통해서 새로운 커넥션을 획득하지 않고,  
커넥션 풀에서 이미 생성되어 있는 커넥션을 객체 참조로 가져와서 사용한다.

커넥션 풀에 커넥션을 요청하면 커넥션 풀은 자신이 가지고 있는 커넥션 중에 하나를 반환한다.

 

커넥션 반환

 

애플리케이션 로직은 커넥션 풀에서 받은 커넥션을 사용해서 SQL을 데이터베이스에 전달하고 그 결과를 받아서 
처리한다.
커넥션을 모두 사용하고 나면 이제는 커넥션을 종료하는 것이 아니라, 다음에 다시 사용할 수 있도록 해당 커넥션 
을 그대로 커넥션 풀에 반환하면 된다. 

 

여기서 주의할 점은 커넥션을 종료하는 것이 아니라 커넥션이 살아있는 상태로 커넥션 풀에 반환해야 한다는 것이다.

 

 

커넥션 풀의 장점

• 커넥션 풀은 서버당 최대 커넥션 수를 제한할 수 있다. 따라서 DB에 무한정 연결이 생성되는 것을 막아주어서 
  DB를 보호하는 효과도 있다.
• 더불어 앞서 언급했던 문제인 커넥션을 새로 만드는 시간이 추가되지 않고 커넥션 풀에서 받아와서 사용하기 때문에커넥션 생성 때문에 생기는 응답 속도 문제가 개선된다.

 

DataSource는 무엇인가?

커넥션을 얻는 방법은 앞서 언급했듯이

JDBC DriverManager를 직접 사용하거나,

커넥션 풀을 사용하는 등 다양한 방법이 있다.

 

JDBC DriverManager -> ConnectionPool 변경시(의존관계) 문제가 생긴다.

 

문제는 JDBC DriverManager에서 Connection Pool로 커넥션을 얻는 방법을 바꿀 때 생긴다.

 

핵심적인 이유는 애플리케이션 로직에서 의존관계가 DriverManager에서 HikariCP(dataSource)로 변경되기 때문이다.

 

해결하기 위해 커넥션을 획득하는 방법을 추상화한  DataSource가 등장

그래서 자바에서 이런 문제를 해결하기 위해 DataSource라는 인터페이스를 제공한다.

 

DataSource 인터페이스의 주요 핵심은 커넥션을 획득하는 방법을 추상화한 것이다.

public interface DataSource {
	Connection getConnection() throws SQLException; 
}

 

• Connection Pool은 DataSource 인터페이스를 이미 구현해두었기에 HikariCP 커넥션 풀에 직접 의존하지 않고, DataSource 인터페이스에만 의존하여 애플리케이션 로직을 작성하면 된다.
• DriverManager는 DataSource 인터페이스를 사용하지 않는다.따라서 DriverManager는 직접 사용해야 한다. (의존)
  따라서 DriverManager 를 사용하다가 DataSource 기반의 커넥션 풀을 사용하도록 변경하면 관련 코드를 다 고쳐야 한다. (의존 문제 발생)
• 이런 문제를 해결하기 위해 스프링은 DriverManager 도 DataSource 를 통해서 사용할 수 있도록 DriverManagerDataSource 라는 DataSource 를 구현한 클래스를 제공한다.

 

 

Connection Pool의 추가적인 이점 (설정과 사용을 분리)

앞서 DriverManagerDataSource는 스프링이 제공한다고 했다.

 

기존 DriverManager 를 통해서 커넥션을 획득하는 방법과

DataSource 를 통해서 커넥션을 획득하는 방법에는 큰 차이가 있다.

 

//DriverManager
DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD) 
DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD)

//DataSource
void dataSourceDriverManager() throws SQLException {
	DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
	useDataSource(dataSource); 
}

private void useDataSource(DataSource dataSource) throws SQLException { 
	Connection con1 = dataSource.getConnection();
	Connection con2 = dataSource.getConnection();
}

 

• DriverManager는 커넥션을 획득할 때 마다 URL , USERNAME , PASSWORD 같은 파라미터를 계속 전달해야 한다. 
• DataSource를 사용하는 방식은 처음 객체를 생성할 때만 필요한 파리미터를 넘겨두고, 커넥션을 획득할 때는 단순히 dataSource.getConnection() 만 호출하면 된다.

즉 DataSource를 사용하면 설정과 사용을 분리하여 사용할 수 있다. (이는 단일 책임 원칙을 지킨다.)

 

설정과 사용을 분리

설정: DataSource를 만들고 필요한 속성들을 사용해서 URL , USERNAME , PASSWORD 같은 부분을 입력한다.

이렇게 설정과 관련된 속성들은 한 곳에 있는 것이 향후 변경에 더 유연하게 대처할 수 있다. 

사용: 설정은 신경쓰지 않고, DataSource 의 getConnection() 만 호출해서 사용하면 된다.

이는 곧 getConnection을 사용하는 리포지토리(Repository)는 DataSource만 의존하고, 설정과 관련된 속성을 몰라도 된다.

 

스프링에서 커넥션 풀이 커넥션을 생성할 때

스프링에서는 커넥션 풀에서 커넥션을 생성하는 작업은 애플리케이션 실행 속도에 영향을 주지 않기 위해 별도의 쓰레드에서 작동한다.

 

왜 별도의 쓰레드를 사용해서 커넥션 풀에 커넥션을 채울까?

커넥션 풀에 커넥션을 채우는 것은 상대적으로 오래 걸리는 일이다. 애플리케이션을 실행할 때 커넥션 풀을 채울 때 까 
지 마냥 대기하고 있다면 애플리케이션 실행 시간이 늦어진다. 

따라서 이렇게 별도의 쓰레드를 사용해서 커넥션 풀을 채워야 애플리케이션 실행 시간에 영향을 주지 않는다.

 

스프링에서 커넥션 풀에서 커넥션 사용 및 반환

사용한 커넥션을 반환하고 다시 사용할 때 같은 커넥션인데 왜 주소는 다를까?

이는 Connection Pool에서 connection을 줄 때  Proxy객체를 생성해서 connection에 Wrapping해서 보내기 때문이다.

그리고 반환할 때도 Wrapping한 Proxy객체에서 connection만 따로 꺼내서 Connection Pool에 반환한다.

 

JdbcUtils 편의 메서드

스프링에서 JDBC를 편리하게 다룰 수 있도록 JdbcUtils라는 편의 메서드를 제공한다.

JdbcUtils를 사용하면 커넥션을 좀 더 편리하게 닫을 수 있다.

 

before

    private void close(Connection con, Statement stmt, ResultSet rs) {
        if (rs != null) {
            try {
                rs.close();
            } catch (SQLException e) {
                log.info("error", e);
            }
        }
        if (stmt != null) {
            try {
                stmt.close();
            } catch (SQLException e) {
                log.info("error", e);
            }
        }
        if (con != null) {
            try {
                con.close();
            } catch (SQLException e) {
                log.info("error", e);
            }
        }
    }

after

    private void close(Connection con, Statement stmt, ResultSet rs) {
        JdbcUtils.closeResultSet(rs);
        JdbcUtils.closeStatement(stmt);
        JdbcUtils.closeConnection(con);
    }

 

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참고자료 및 출처

https://www.inflearn.com/course/%EC%8A%A4%ED%94%84%EB%A7%81-db-1/dashboard

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