JDBC와 커넥션 풀

데이터베이스 연결

자바에서 데이터베이스에 연결하려면 다음과 같은 작업이 필요하다.

Connection는 DB와 TCP/IP 통신을 통해 연결되는 것이고, Statement는 SQL문을 전달하는 것, ResultSet은 DB로 부터 데이터를 조회하는 것을 말한다.

현재는 DB라고 그려놨지만 해당 DB가 MySQL 이라면 어떨까?

큰 틀의 변화는 없지만 MySQL 전용 Connection, Statement, ResultSet이 필요하다. 아마 오라클로 변경하더라도 오라클 전용 Connection, Statement, ResultSet으로 Oracle DB와 연결하여 사용될 것이다. 이렇듯 각 데이터베이스는 틀은 같지만 연결, 쿼리 전달, 데이터 조회하는 구체적인 방법(코드)은 모두 다르다.

하지만 여기서 중요하게 봐야할 것은 바로 큰 틀이 변하지 않는다는 것이다. 구체적인 방법(메서드)은 DB마다 변하지만 큰 틀(메시지)은 변하지 않는다.
우리는 이렇게 개념적으로 비슷한 것들을 뽑아내는 것을 추상화 라고한다.
MySQL이나 Oracle이나 Postresql이나.. 어차피 다 연결,쿼리전달, 응답받기를 똑같이 할텐데 추상화해서 다 같이 사용하면 안될까?

그 고민의 결과가 바로 JDBC 이다.

JDBC란?

JDBC(Java Database Connectivity)는 자바를 사용할 때, 데이터베이스 연결을 도와주는 인터페이스이다. 위의 그림에서는 실제로 해당 DB에 접근, 쿼리, 결과 응답을 받았지만 JDBC는 DB의 종류와 상관없이 이 행위들을 추상화 하였다.

JDBC는 크게 위에서 알아봤던 Connection, Statement, ResultSet를 추상화하여 가지고있다. 이제 개발자는 DB에 접근할 때, MySQL, Oracle 등의 각각의 DB 접근방법을 따로 사용할 필요 없이 JDBC API만 사용하면 해당 DB에 접근을 하게 되어 OCP 원칙을 지킬 수 있게 되었다.

그런데 추상화했다는 것은 즉, 실제 구현이 되어있지 않다는 것이다. 그렇다면 JDBC에 접근은 어떻게 하는 걸까?

JDBC 드라이버

우리는 인터페이스를 만들어 사용하려면 그 구현체가 반드시 필요하다. 인터페이스는 말 그대로 개념적으로 추상화된 메시지들의 모임일 뿐 실제로 작동하진 않는다. 그렇다고 이 JDBC 인터페이스를 DB 별로 구현해버리면 될까? 아니다. 이러한 구현체들은 DB 벤더에서 모두 제공해준다.

이 구현체들이 바로 한 번쯤은 들어봤을 JDBC 드라이버이다. 만약 MySQL을 사용하려면 MySQL에서 Driver를 다운받아야하고, Oracle을 사용하려면 Oracle Driver를 다운받아 사용해야 한다. 드라이버를 다운받아 라이브러리로 등록하기만 하면 JDBC를 구현한 해당 드라이버를 사용할 수 있다.
이 때는 DriverManager를 통해 커넥션을 가져오면 된다.

커넥션 풀 (Connection pool)

커넥션

위의 그림에서는 애플리케이션 서버에서 DB에, 혹은 JDBC에서 DB로 곧장 접근하는 것으로 설명했지만 사실 DB와 애플리케이션 서버 사이에는 한 단계가 더 있다. 바로 커넥션이다.

커넥션을 통해 DB에 접근하게 되면 DB는 세션을 만들고 커넥션과 연결된다. 즉, 한 커넥션 당 하나의 세션을 가지게 된다.

그런데 DB도 하나의 프로세스이기 때문에 커넥션을 통해 DB와 연결하는 것은 TCP/IP 통신으로 이루어진다. 만약 DB에 접근해야하는 로직을 수행한다면 10번 수행하면 10번 모두 TCP/IP 통신(3 way handshake)을 하여 매우 비효율적일 것이다. 또, 접근할 때마다 통신을 하면 속도적인 측면에서도 아쉬운 점이 있을 것이다.

그렇다면 이렇게 생각해볼 수 있다.

미리 여러 개 연결해놓고 그냥 그 커넥션 쓰면 안되나? 왜 굳이 쓸 때마다 연결했다 끊었다 해야하는거야...?

맞다. 그렇게 하면된다. 그게 바로 커넥션 풀이다.

커넥션 풀이란?

Connection Pool은 말 그대로 커넥션의 수영장이다. 좀 이상한가? 어찌됐든 커넥션이 옹기종기 모여 있는 풀장 같은 느낌이라고 생각하면 된다.

이 커넥션 풀은 애플리케이션이 실행될 때, 정해진 최대 커넥션 수 만큼 미리 DB와 연결하여 커넥션을 가지고 있는다.

형편없는 그림을 이해해주길 바랍니다..

이렇게 커넥션이 여러 개 생성되고, DB에도 각 세션에 연결된 상태로 애플리케이션이 시작된다.

이렇게 되면 이제 DB에 접근할 때마다 새로 TCP/IP 연결을 할 필요가 없다.
주의할 점은 커넥션 풀은 빌려갔다가 반납하는 것이다. 따라서 사용한 커넥션의 연결을 끊어버리는 것이 아니라 반납해야한다.

종류

커넥션 풀은 보통 오픈소스이며 다양한 커넥션 풀이 있는데, 스프링은 Spring boot 2.0 버전 이후로 HikariCP를 채택하여 기본 커넥션풀로 사용하고 있다.

데이터소스(Datasource)

DB에 접근하는 방법은 DriverManager를 통해 커넥션을 직접 가져오거나 커넥션 풀을 사용하여 커넥션을 빌려오는 방법이 있다. 커넥션 풀도 HikariCP, tomcat-jdbc pool등 여러 커넥션 풀이 있을 것이다.만약 커넥션을 가져오는 방법이 바뀐다면 클라이언트 코드를 모두 변경해야하는 대참사가 나타날 것이다.

앞서 DB접근을 추상화하는 JDBC를 알아보았다. 그렇다면 커넥션을 가져오는 행위를 추상화할 순 없을까? 바로 데이터소스이다.

Datasource는 커넥션을 가져오는 행위 그 자체를 추상화하였다.

Datasource만 의존하면 실제로 커넥션을 가져오는 방법이 DriverManager든 HikariCP든 상관없다. 클라이언트 코드는 바뀔리가 없다는 것이다. 이 추상화 역시 OCP원칙을 지키게 된다.

정리

오늘은 자바와 스프링이 DB에 어떻게 연결하고, 어떻게 쿼리를 수행하고 결과를 받는 지에 대한 근본적인 방법에 대하여 간략하게 알아보았다. 요약하자면 DB 종류 별 접근방법을 추상화한 것이 JDBC, DB와 연결된 후 커넥션을 가져오는 방법을 추상화한 것이 Datasource 이다.

각 방법으로 DB에 쿼리를 보내고, 응답을 받고, 자원을 릴리즈하는 코드를 넣을까 하다가 사실 코드보다 중요한 것이 이러한 개념이라고 생각하여 넣지 않았다.

자바와 스프링은 어떤 개념을 추상화 해가며 발전한다. 추상화를 한다는 것은 결국 코드나 설계가 좀 더 객체지향적으로 변한다는 것 같다.
이 글에서 나온 JDBC와 Datasource 두 개만 보더라도 확장성있는 시스템이 되려면 객체지향의 원칙 중 하나인 OCP(Open-closed Principle)를 지키는 것이 중요하다고 생각된다.

참조: 김영한의 스프링 DB 접근 1편