데이터베이스 커넥션 생성

이전 글에서는, 커넥션(Connection 객체)을 획득하기 위해 DriverManager를 사용했다.

DriverManager는 JDBC 드라이버를 통해 커넥션을 “획득”하는데, 아래의 과정은 JDBC 드라이버가 커넥션을 “생성”하는 과정에 대한 설명이다.

커넥션 생성 과정
1. 애플리케이션 로직은 JDBC 드라이버를 통해 커넥션을 조회한다.
2. JDBC 드라이버는 데이터베이스 서버와 TCP/IP 커넥션을 연결한다. 이 과정에서 3 way handshake 같은 TCP/IP 연결을 위한 네트워크 동작이 발생한다.
3. TCP/IP 커넥션이 연결되면, JDBC 드라이버는 ID, PW, 기타 부가정보를 데이터베이스 서버에 전달한다.
4. 데이터베이스 서버는 ID, PW를 통해 내부 인증을 완료하고, 내부에 세션을 생성한다.
5. 데이터베이스 서버는 커넥션 생성이 완료되었다는 응답을 보낸다.
6. JDBC 드라이버는 커넥션(Connection) 객체를 생성해서 클라이언트(애플리케이션 서버)에 반환한다.
매번 커넥션을 새로 생성할 때 발생하는 문제
- 위와 같이, 커넥션을 새로 생성하는 과정은 복잡하기 때문에 애플리케이션 로직에서 매번 커넥션을 새로 생성한다면 다음과 같은 문제들이 발생한다.
  - 데이터베이스 서버는 물론이고 애플리케이션 서버에서도 커넥션을 새로 생성하기 위한 리소스를 매번 사용해야 한다.
  - 고객이 애플리케이션을 사용할 때, SQL을 실행하는 시간 뿐만 아니라 커넥션을 새로 만드는 시간이 추가되기 때문에 결과적으로 응답 속도에 영향을 준다.
- 이런 문제들을 한번에 해결하는 아이디어가 바로 커넥션을 미리 생성해두고 사용하는 커넥션 풀(커넥션을 관리하는 풀) 방법이다.

커넥션 풀

커넥션 풀은 미리 일정 수의 데이터베이스 커넥션을 생성하여 풀로 관리하고, 필요할 때마다 풀에서 기존의 연결을 재사용하도록 하는 기법이다.
- 이전처럼 DriverManager를 통해 새로운 커넥션을 획득하는 방식이 아니라 이미 생성되어 있는 커넥션을 획득하는 방식이다.
  - 따라서, 커넥션 풀 방식을 사용하면 애플리케이션 로직을 수행할 때 커넥션을 새로 생성하는 복잡한 과정을 수행하지 않는다.
- 커넥션 풀은 개념적으로 단순해서 직접 구현할 수도 있지만, 사용도 편리하고 성능도 뛰어난 오픈소스 커넥션 풀이 많기 때문에 오픈소스를 사용하는 것이 좋다.
  - 대표적인 커넥션 풀 오픈소스는 commons-dbcp2 , tomcat-jdbc pool , HikariCP 등이 있으며, Spring Boot는 기본적으로 HikariCP를 커넥션 풀로 사용한다.
- 커넥션 풀은 별도의 쓰레드를 사용해서 커넥션을 채운다.
  - 커넥션 풀에 커넥션을 채우는 것은 상대적으로 오래 걸리는 일이기 때문에, 애플리케이션을 실행할 때 커넥션 풀을 채울 때 까지 마냥 대기하고 있다면 애플리케이션 실행 시간이 늦어진다. 따라서 별도의 쓰레드를 사용해서 커넥션 풀을 채워야 애플리케이션 실행 시간에 영향을 주지 않는다.
커넥션 풀 초기화와 연결 상태
- 애플리케이션을 시작하는 시점에 커넥션 풀은 필요한 만큼 커넥션을 미리 확보해서 풀에 보관한다.
  - 기본값은 보통 10개이며, 적절한 커넥션 풀 숫자는 서비스의 특징과 애플리케이션 서버 스펙, DB 서버 스펙에 따라 다르기 때문에 성능 테스트를 통해서 정해야 한다.
  - 커넥션 풀은 서버당 최대 커넥션 수를 제한할 수 있다. 따라서 DB에 무한정 연결이 생성되는 것을 막아주어서 DB를 보호하는 효과도 있다.
- 커넥션 풀에 들어 있는 커넥션은 TCP/IP로 데이터베이스 서버와 커넥션이 연결되어 있는 상태이기 때문에, 언제든지 즉시 SQL을 데이터베이스 서버에 전달할 수 있다.
커넥션 풀 사용 과정
1. 애플리케이션 로직은 커넥션 풀을 통해 커넥션을 조회한다.
2. 커넥션 풀에 커넥션을 요청하면, 커넥션 풀은 자신이 가지고 있는 커넥션 중에 하나를 반환한다.
3. 애플리케이션 로직은 커넥션 풀에서 받은 커넥션을 사용해서 SQL을 데이터베이스 서버에 전달하고 그 결과를 받아서 처리한다.
4. 커넥션을 모두 사용하고 나면, 커넥션을 종료하는 것이 아니라 다음에 다시 사용할 수 있도록 해당 커넥션이 살아있는 상태로 커넥션 풀에 반환한다.

DataSource

커넥션을 획득하는 방법
- 지금까지 설명한 것처럼, 애플리케이션 로직에서 커넥션을 획득하는 방법은 대표적으로 2가지 방법이 있다. (실무에서는 기본으로 커넥션 풀 사용)
  - 직접 DriverManager 사용 - 새로운 커넥션
  - 커넥션 풀 사용 - 이미 생성되어 있는 커넥션
- 그러나, 애플리케이션 로직에서 DriverManager를 사용해서 커넥션을 획득하다가 HikariCP 같은 커넥션 풀을 사용하도록 변경할 때 문제가 발생한다.
  - 의존관계가 DriverManager에서 HikariCP로 변경되기 때문에, 커넥션을 획득하는 애플리케이션 코드도 함께 변경해야 한다.
  - 이런 문제를 해결하기 위해 자바에서는 커넥션을 획득하는 방법을 추상화하는 인터페이스인 DataSoucre를 제공한다.
DataSouce
```
  public interface DataSource extends CommonDataSource, Wrapper {
      Connection getConnection() throws SQLException;
      ...
  }
```
- 애플리케이션 로직은 커넥션을 획득할 때 DataSource 인터페이스에만 의존하면 된다.
  - 대부분의 커넥션 풀은 DataSource 인터페이스를 이미 구현해두었으며, 커넥션 풀 구현 기술을 변경하고 싶으면 해당 구현체로 갈아끼우기만 하면 된다.
- DriverManager는 DataSource 인터페이스를 사용하지 않기 때문에, DriverManager를 사용하다가 DataSource 기반의 커넥션 풀을 사용하도록 변경하면 관련 코드를 다 고쳐야 한다.
  - 이런 문제를 해결하기 위해 스프링은 DriverManager도 DataSource를 통해서 사용할 수 있도록 DriverManagerDataSource라는 DataSource를 구현한 클래스를 제공한다.

DataSource 사용 예시 - Spring

이전 글 참고

프로퍼티 파일 작성 (src/main/resources/application.properties)

  jdbc.url=jdbc:mysql://(DB 서버 주소):3306/(DB명)?useSSL=false&serverTimezone=UTC&allowPublicKeyRetrieval=true
  jdbc.username=(DB 사용자 이름)
  jdbc.password=(DB 사용자 비밀번호)

스프링 설정 클래스 작성 (src/main/java/com/example/myproject/config/)

DispatcherConfig

  @Configuration
  @ComponentScan(basePackages = "com.example.myproject")
  @EnableWebMvc
  public class DispatcherConfig implements WebMvcConfigurer { 
      ... 
  }

DataSourceConfig

  @Configuration
  @PropertySource("classpath:application.properties")
  public class DataSourceConfig {

      // Environment를 사용하여 프로퍼티 파일의 값을 로드
      @Autowired
      private Environment env; 

      @Bean
      public DataSource dataSource() {
          // 1. DriverManagerDataSource
          // DriverManagerDataSource dataSource =
          //          new DriverManagerDataSource(jdbc.url, jdbc.username, jdbc.password);

          // 2. 커넥션 풀의 DataSource
          HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource();
          // 필수
          dataSource.setJdbcUrl(env.getProperty("jdbc.url"));
          dataSource.setUsername(env.getProperty("jdbc.username"));
          dataSource.setPassword(env.getProperty("jdbc.password"));
          // 선택
          dataSource.setMaximumPoolSize(20); // 설정하지 않으면 기본값은 10

          return dataSource;
      }
  }

MemberRepositoryJdbcDataSource 클래스 작성

  @Repository
  public class MemberRepositoryJdbcDataSource implements MemberRepository {        
      // 외부에서 DataSource를 주입 받아서 사용
      private final DataSource dataSource;
      public MemberRepositoryJdbcDataSource(DataSource dataSource) {
          this.dataSource = dataSource;
      }

      private Connection getConnection() throws SQLException {
          Connection con = dataSource.getConnection();
          return con;
      }

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

      //save(Member member)...
      //findById(String memberId)...
      //update(String memberId, int money)....
      //delete(String memberId)....
  }

참고 자료

“김영한 스프링 DB 1편” https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/javax/sql/DataSource.html

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