5장 AOP와 LTW

토비의 스프링 2권 5장을 요약한 내용 입니다.

5.1 애스펙트 AOP

5.1.1 프록시 기반 AOP

• AOP는 모듈화된 부가기능(어드바이스)과 적용대상(포인트컷)의 조합을 통해 여러 오브젝트에 산재해서 나타나는 공통적인 기능을 손쉽게 개발하고 관리할 수 있는 기술이다.

• AOP는 객체지향 디자인 패턴의 데코레이터 패턴 또는 프록시 패턴을 응용해서 기존 코드에 영향을 주지 않은 채로 부가기능을 타깃 오브젝트에 제공할 수 있는 개체지향 프로그래밍 모델로 출발한다. 여기에 포인트컷이라는 적용 대상 선택 기법과 자동 프록시 생성이라는 적용 기법까지 접목하면 비로소 AOP라고 부를 수 있는 효과적인 부가기능 모듈화가 가능해진다.

AOP 인터페이스구현과 aop 네임스페이스의 태그를 이용하는 방법

<aop:config>
    <aop:advisor advice-ref:"transactionAdvice" pointcut="bean(*Service)" />
</aop:config>

• 태그는 pointcut 애트리뷰트를 이용해 포인트컷 표현식을 직접 선언해주면 어드바이저 빈과 함께 포인트컷 빈도 함께 등록해준다.

• 은 자동 프록시 생성기 빈에 해당하는 설정이라고 생각하면 된다.

• 포인트컷도 원한다면 태그로 독립하거나 아예 빈으로 따로 설정할 수도 있다.

public class TestController impletemet Controller {} 

@Controller1
public class TestController

임의의 자바 클래스와 aop 네임스페이스의 를 이용하는 방법

• 이전과 마찬가지로 aop 네임스페이스를 사용한다. 하지만 기존의 어드바이스, 어드바이저 개념 대신 애스펙트라는 개념을 이용한다.

• 애스펙트는 특정 인터페이스를 구현할 필요가 없다. 애노테이션을 이용하거나 XML의 태그를 이용해서 평범한 자바 클래스를 AOP 애스펙트로 만들 수 있다.

• 인터페이스 구현 방식 AOP와 애스펙트 방식 AOP의 차이점은 스프링 MVC의 인터페이스 구현 컨트롤러와 애노테이션 방식 컨트롤러의 차이점과 같다고 이해해도 좋다.

@AspectJ 애노테이션을 이용한 애스펙트 개발 방법

• @AspectJ는 이름 그대로 AspectJ AOP 프레임워크에서 정의된 애노테이션을 이용해 애스펙트를 만들 수 있게 해준다. 하지만 @AspectJ 문법과 애스펙트 정의 방법을 파용했을 뿐, AspectrJ AOP를 사용하는 것은 아니다.

• @AspectJ는 @Transactional과 마찬가지로 AOP의 구성요소를 애노테이션을 이용해 정의할 수 있게 해준다.

자동 프록시 생성기와 프록시 빈

• 스프링은 AOP를 사용한다면 어떤 개발 방식을 적용하든 모두 프록시 방식의 AOP다.

• Client와 Target이라는 두 개의 클래스가 있고,

  Client는 Target을 DI 받아 사용하는 관계라고 생각해보자.

• 이때 전제조건은 Client가 Target을 직접 알고 있으면 안 된다는 것이다.

  public class Client {
    @Autowired Target targe;
    ...
  }
  
  public class Target { ... }

• Client가 사용할 오브젝트를 DI 컨테이너와 설정을 통해 바꿀 수 없기 때문에 Target이라는 구체 클래스를 직접 의존하는 대신 Target이 구현하고 있는 인터페이스를 이용해 의존하도록 만들자.

  public class Client {
    @Autowired Interface intf;
    ...
  }
  
  interface Interface { ... }
  
  public class Target implements Interface { ... }
  
  public class Proxy implements Interface {
    private Interface next;
    public void setNext(interface next) { this.next = next; }
  }

• Proxy는 Interface 인터페이스를 구현했으므로 Client에 주입 가능하다.

• DI 설정을 조작해서 Client → Proxy → Target 순서로 의존관계를 맺게 하면 Proxy가 Client와 Target의 호출 과정에 끼어들어서 부가기능을 제공할 수 있게 된다.

그런데 위의 코드에는 문제가 있다?

• Interface를 구현한 두 개의 빈이 만들어졌으므로 @autowired에 의한 자동 빈 선책이 불가능해진다.

• 그래서 스프링은 자동 프록시 생성기를 이용해서 컨테이너 초기화 중에 만들어진 빈을 바꿔치기해 프록시 빈을 자동으로 등록해준다. 빈을 선책하는 로직은 포인트컷을 이용하면 되고, XML이나 애노테이션을 통해 이미 정의된 빈의 의존관계를 바꿔치기하는 것은 빈 후처리기를 사용한다. 이 자동 프록시 생성기가 바로 스프링의 프록시 기반 AOP의 핵심 동작원리다.

• 자동 프록시 생성기는 프록시 빈을 별도로 추가하고 DI 설정만 바꿔주는 게 아니라 프록시를 적용할 대상 자체를 아예 자신이 포장해서 마치 그 빈처럼 동작한다는 점이다.

• 따라서 자동 프록시 생성기가 만들어주는 프록시는 새로운 빈으로 추가되는 것이 아니라 AOP 대상 카깃 빈을 대체한다. (678p 그림 5-1 참조)

• 자동 프록시 생성기는 원래 XML 이나 애노테이션을 통해 빈으로 등록된 Target 클래스를 프록시 안에 감춰버린다.

• 따라서 XML 이나 @Component로 빈을 등록할 때는 Target이라는 클래스 타입의 빈이었지만, 자동생성돼서 대체되는 프록시 빈은 Interface 타입일 뿐 Target 타입은 아니다.

프록시의 종류

• 스프링에서는 클래스를 직접 참조하면서 강한 의존관계를 맺고 있는 경우에도 프록시를 적용할 수 있다.

• 어떻게 인터페이스 없이 프록시를 만들 수 있을까?

  → 타깃 클래스를 상속한 서브클래스를 만들어서 이를 프록시로 사용한다.

  → 단 두가지 제약이 따른다.

  • final 클래스는 상속을 할 수 없고 final 메소드는 오버라이딩이 불가능 하기 때문에 final 클래스와 final 메소드에는 적용이 안된다.

  • 타깃 클래스의 생성자가 두 번 호출된다.

  • 스프링은 타깃 오브젝트에 인터페이스가 있다면 그 인터페이스를 구현한 JDK 다이내믹 프록시를 만들어주지만, 인터페이스가 없다면 CGLib을 이용한 클래스 프록시를 만든다.

• 클래스를 이용한 프록시를 적용하는 방법

  • 아무런 인터페이스도 구현하지 않은 타깃 클래스에 AOP 적용

  • 강제로 클래스 프록시를 만들도록 설정

    <aop:config proxy-target-class="true">
      ...
    </aop:config>

    5.1.2 @AspectJ AOP

  • 애스팩트는 그 자체로 애플리케이션의 도메인 로직을 담은 핵심기능은 아니지만, 많은 오브젝트에 걸쳐서 필요한 부가기능을 추상화해놓은 것이다.

  • @Aspect 클래스와 구성요소

  • 애스펙트는 자바 클래스에 @Aspect라는 애노테이션을 붙여서 만든다.

  • @Aspect 클래스는 기본적으로 @Configuration처럼 자바 코드로 만든 메타정보로 활용된다.

  • 특정 클래스를 애스팩트로 사용하려면 먼저 빈으로 등록해야 한다. 태그를 써도 좋고, @Component를 붙여서 자동스캔 방식으로 등록해도 된다.

  • 포인트컷 : @Pointcut

    // hello에 해당하는 모든 메소드에 적용
    @Pointcut("execution( * hello(..))") 
    private void all() {}

  • 어드바이스

    • @Before : 메소드 실행 되기 전에 실행

    • @AfterReturning : 타깃 오브젝트의 메소드가 실행을 마친 뒤에 실행

    • @AfterThrowing : 타깃 오브젝트의 메소드에서 예외가 발생하였을 때 실행

    • @After : 메소드 실행이 정상 종료됐을 때와 예외가 발생했을 때

    • @Around : 타깃 오브젝트의 메소드가 호출되는 전 과정을 모두 참여하고 싶을때 사용

  • 포인트컷 표현식은 Vol.1에서 설명했던 execution()을 포함해서 여러 종류의 포인트컷 지시자를 이용해 정의할 수 있다.

  • 하지만 AspectJ AOP와 스프링 AOP의 기술적인 차이점으로 인해 모든 AspectJ 지시자를 가져다 사용할 순 없으며, 경우에 따라서 의미가 조금씩 달라질 수 있다.

  • 스프링에서는 프록시 방식의 AOP를 사용하기 때문에 조인 포인트는 메소드 실행 지점뿐이다. 따라서 포인트컷 설명에서 조인 포인트라고 하면 메소드를 가리킨다고 이해하면 된다.

  • execution() : 접근제한자, 리턴 타입, 타입, 메소드, 파라미터 타입, 예외 타입 조건을 조합해서 메소드 단위까지 선책 가능한 가장 정교한 포인컷을 만들 수 있다.

  • within() : 타입 패턴만을 이용해 조인 포인트 메소드를 선책한다. execution()의 여러 조건 중에서 타입 패턴만을 적용한 것이라고 볼 수 있다.

    @Pointcut(within("com.epril.myproject.dao..*))
    private void daoLayer() {}
    
    @Pointcut(within("com.epril.myproject.service..*))
    private void serviceLayer() {}
    
    @Pointcut(within("com.epril.myproject.web..*))
    private void webLayer() {}

  • this, target : this는 빈 오브젝트의 타입을 확인하고, target은 타깃 오브젝트의 타입과 비교한다.

  • args : 메소드의 파라미터 타입만을 이용해 포인트컷을 설정할 때 사용

    @AspectJ를 이용한 AOP의 학습 방법과 적용 전략

  • @AspectJ는 AspectJ AOP의 일부 용어와 개념을 차용한 수준이라 AspectJ AOP보다는 단순하지만 그래도 포인트컷 표현식의 문법과 지시자 사용 방법, 파라미터 선언, 어드바이스 종류와 파라미터 바인딩 방법 등 익혀야 할것이 많다.

  • AOP를 처음부터 모든 개발자가 마음대로 활용하게 하는것보다는 단계를 거쳐 점진적으로 도입하는 것이 중요하다.

  • 객체지향적인 방법으로 해결할 수 있는 것을 불필요하게 AOP를 이용하려고 하지 말아야 한다. ( AOP를 모두 제거해도 핵심기능과 도메인 로직 자체는 이상 없이 동작해야 한다. )

  • AOP도 충분한 테스트를 작성해야 한다.

  • @Aspect 클래스는 스프링의 빈으로 등록되고 DI도 가능하므로 다른 빈과 협력해서 동작할 수 있다.

    AspectJ와 @Configurable

    5.2.1 AspectJ AOP

  • AspectJ는 기본적으로 자바 언어 자체를 확장해서 만든 aspect 문법을 이용해 애스펙트를 작성해야 한다. 따라서 애프펙트 파일을 위한 별도의 컴파일러가 필요하고 자바 클래스에 애스펙트를 적용하는 데도 별도의 재컴파일 과정이 필요하다.

  • AspectJ에서는 왜 애스펙트 적용을 위해 재컴파일이나 바이트코드 조작 같은것이 필요할까?

    • 스프링 AOP에서는 단지 DI의 도움을 받아 프록시 오브젝트를 추가함으로써 애스펙트를 적용할 수 있었다.

    • 하지만 AspectJ는 이와 달리 아예 타깃 오브젝트 자체의 코드를 바꿈으로써 애스팩트를 적용한다. 따라서 프록시를 사용하지 않고 자바 코드에 처음부터 애스펙트가 적용되어 있던 것처럼 클래스 바이트코드를 변경하는 작업이 필요하다.

    • AspectJ가 이렇게 번거로운 클래스 파일의 바이트코드를 조작을 필요로 하는 이유는 프록시 방식으로는 어드바이스를 적용할 수 없는 조인 포인트와 포인트컷 지시자를 지원하기 위해서다. (99% 정도의 애플리케이션은 메소드 실행 지점을 조인 포인트로 사용해서 충분히 부가기능을 제공할 수 있다. )

    5.2.2 빈이 아닌 오브젝트에 DI 적용하기

  • 도메인 오브젝트는 다른 빈을 참조하지 않는다. 따라서 DI를 받을 필요가 없다. 필요할 때마다 새로운 오브젝트를 만들어야 하니 스프링 컨테이너의 도움을 받아 싱글톤으로 관리할 필요도 없다. 따라서 스프링 빈 등록 대상이 아니다.

  • 그런데 도메인 오브젝트가 다른 빈을 사용하고 싶다면 어떨까?

    • DI를 적용해야 하니 도메인 오브젝트를 스프링 빈으로 등록하고 IOC/DI가 적용되게 해야 한다.

    • 매번 새로운 오브젝트가 필요하니 스코프를 프로토타입으로 선언하고 Provider 등을 이용해 필요할 때마다 새로운 오브젝트를 가져오도록 만들어야 할것이다.

    • 문제는 애플리케이션 코드에서만 도메인 오브젝트를 생성한다면 이런 방식으로는 가능하겠지만 하이버네이트나 iBatis, JPA 등의 프레임워크나 @MVC의 핸들러 어댑터 내부에서 도메인 오브젝트를 생성하는 부분에는 이런 방식의 적용이 불가능하다는 점이다.

    • 그래서 어디서든지 도메인 오브젝트가 생성되면 자동 DI 작업을 수행해주는 어드바이스를 적용해주는 AOP가 필요하다. 이럴 경우에 AspectJ AOP의 도움이 필요하다.

    DI 애스펙트

    after(Object bean) returning :
      beanConstruction(bean) && postConstructionCondition() && inConfigurableBean() {
          configureBean(bean);
      }

  • 위의 코드는 @Configurable이 붙은 클래스의 생성자가 호출돼서 오브젝트가 만들어질 때를 가리키는 포인트컷이다.

  • DependencyinjectionAspect 애스펙트가 적용되면 @Configurable이 붙은 도메인 오브젝트가 어디서든 생성될 때마다 이 어드바이스가 적용되어 자동 DI 작업이 일어난다. 또, 빈의 초기화 메소드가 정의되어 있다면 실행된다.

    로드타임 위버와 자바 에이전트

  • DI 애스펙트를 사용하려면 두 가지 작업이 필요하다.

    • AspectJ AOP가 동작할 수 있는 환경 설정

    • DI 애스펙트 자체를 등록해서 @Configurable 오브젝트에 어드바이스 적용

  • AspectJ를 사용하려면 클래스를 로딩하는 시점에 바이트코드 조작이 가능하도록 로드타임 위버를 적용해줘야 한다.

    • 로드타임 위버는 JVM의 javaagent 옵션을 사용해 JVM 레벨에 적용해야 한다.

    5.3 로드타임 위버(LTW)

  • 로드타임위버는 단순히 @Configurable을 위해서만 사용되는 건 아니다.

    • @Configurable 지원

    • 트랜잭션 AOP의 모드를 AspectJ로 설정했을 때도 로드타임 위버가 필요하다.

    • JPA는 구현 제품에 따라서 다르긴 하지만 대부분 로드타임 위버를 이용한 바이트코드 조작을 필요로 한다. (독자적인 방식을 사용하는 하이버네이트 JPA를 제외하면 대부분의 JPA 구현 제품은 고급 기능을 위해 로드타임 위버를 사용하도록 요구한다.)

5.4 스프링 3.1의 AOP와 LTW

@EnableAspectJAutoProxy

• @EnableAspectJAutoProxy는 @Aspect로 애스팩트를 정의할 수 있게 해주는 @AspectJ AOP 컨테이너 인프라 빈을 등록해준다.

  @Aspect
  public class MyAspect {
    ...
  }
  
  @Configuration
  @EnableAspectJAutoProxy
  public class AppConfig {
    @Bean MyAspect myAspect() {
        return new MyAspect();
    }
    ...
  }

• 자바 코드를 이용해 MyAspect가 애스팩트로 동작하게 하려면 다음과 같이 @Configuration 클래스에 @EnableAspectJAutoProxy를 붙여주고 MyAspect를 빈으로 등록해주면 된다.

@EnableLoadTimeWeaving

• @EnableLoadTimeWeaving은 환경에 맞는 로드타임 위버를 등록해주는 어노테이션이다.

  @Configuration
  @EnableLoadTimeWeaving
  public class Appconfig {
    ...
  }