동기 호출(Synchronous Call)에 대한 고찰

필자가 올린 “동기 호출(Synchronous Call), 비동기 호출(Asynchorous Call)” 블로그에서는 동기 호출, 비동기 호출의 정의에 대해 설명했었다. 여기에 그 정의를 다시 옮겨 보면 다음과 같다.

애플리케이션 프로그램에서 동기 호출(Synchronous Call)이란 애플리케이션 프로세스(스레드)에서 하부작업(프로시저, 함수, 메서드) 요청 시 요청된 하부작업이 진행되는 동안 호출 프로세스(스레드)의 실행 흐름이 멈추게 되는 호출을 말한다.

애플리케이션 프로그램에서 비동기 호출(Asynchronous Call)이란 애플리케이션 프로세스(스레드)에서 하부작업 요청 시 요청된 하부작업의 실행 또는 종료와 관계없이 호출 프로세스(스레드)의 실행 흐름은 계속되는 호출을 말한다. 이런 호출 방식에서는 하부작업의 실행완료 시점을 호출 프로세스(스레드)가 정확이 알지 못하므로 호출 프로세스(스레드)와 하부작업은 하부작업의 실행 결과를 둘 사이 약속된 결과 영역 조회나 하부작업이 호출 프로세스(스레드)를 호출하는 Callback 메커니즘을 통해 확인한다.

지금까지 컴퓨터는 빠른 계산 능력을 사용하여 사용자에게 최대한 빠른 응답을 제공하는 방향으로 발전해 왔다. 그 결과 사용자는 컴퓨터에 어떤 요구를 하던지 거의 실시간으로 컴퓨터로부터 응답을 받게 되었다. 만약 컴퓨터에 요구한 응답이 몇 초 이상 걸리게 되는 경우 사용자는 몇 초의 기다림에 불안감까지 느낄 정도로 컴퓨터는 사용자의 요구에 대한 신속한 처리를 보장해 주었다.

이런 빠른 응답을 제공하기 위하여 컴퓨터 하드웨어는 무어의 법칙에 따라 18개월마다 성능을 두 배씩 성능을 향상해 왔다. 그러나 그 하드웨어에서 동작하는 프로그램은 상당히 정체된 발전 단계를 거쳐 왔다. 한 언어가 주류 언어가 되면 적어도 10년 이상 그 언어로 프로그램은 작성되고 그 뒤로도 몇 십 년을 사용하는 방식이었다. 예를 들어 현재 주류 언어 중 하나인 C (대표적 구조적 프로그램 언어) 언어는 태어난 지 이미 40년이 지난 언어이고 Java (객체 지향 언어) 언어도 1995년에 때어나 벌써 17년이나 지나고 있다. 이렇게 하드웨어 발전 속도와 프로그램 언어 사이에 발전의 차이는 프로그램에서 발전된 하드웨어를 최대한 활용하는 점점 어려운 상황에 접어 들게 되었다.

예를 들어 하드웨어 CPU가 늘어났지만 프로그램은 한 CPU에서 밖에 동작하지 못한다던 지, 하드웨어 레지스터 크기가 확장되어 더 많은 정보를 표현할 수 있지만 프로그램 언어의 자료형이 지원을 하지 못한다던 지 등 하드웨어에 도입된 중요한 기술을 프로그램은 좀더 오랜 기간을 거쳐야 비로소 그 기술에 적응하고 활용할 수 있게 된다. 그 중에서도 작업 처리 측면에서 보면 현재 주류 프로그램 언어들이 가진 순차적 명령 처리를 패러다임은 이런 하드웨어 성능 활용에 최대 걸림돌이 되고 있다. 즉 모든 실행은 순서를 가지고 하나씩 실행해 나가는 방식으로 어떤 일이던지 시작에서 끝까지 실행 흐름이 줄을 서서 실행된다. 이 방식은 객체 지향 언어에서도 마찬가지인데 여기서는 액터와 오브젝트 사이의 역할을 나누지만 실행 흐름에 대해서는 순차적 명령 처리 패러다임의 범주에서 벗어나지 못하고 있다. 즉 하부작업 요청 시 함수(메서드) 호출과 결과 리턴이라는 기본 골격은 구조적 프로그래밍 언어와 같다.

일반적으로 프로그램은 실행 흐름작성, 하부작업 실행, 하부작업 실행 결과 활용 등으로 작성된다. 이 과정에서 하부작업 실행과 그 결과를 구성하는 방식은 일반적으로 동기 호출 방식을 사용하게 된다. 즉 하부작업 요청 시 호출 쪽 본작업은 실행을 멈추고 하부작업이 리턴 될 때까지 대기하는 방식이다.

동기 호출은 하부작업의 결과물 획득에 순차적 처리가 가능한 리턴이라는 직관적이고 간결한 메커니즘을 제공한다. 즉 동기 호출은 하부작업이 진행되는 동안 호출 프로세스(스레드)는 실행이 중지되고 하부작업의 리턴 시 자동으로 실행이 계속되어 실행의 순차적 논리흐름을 잘 표현할 수 있다. 이에 비하여 비동기 호출은 하부작업의 완료까지 프로세스(스레드)가 대기하지 못하므로 실행의 순차적 논리흐름을 표현하는데 어려움이 있다. 좀더 구체적으로 비동기 호출은 하부작업의 결과물을 획득하는 메커니즘으로 Call Back 방식을 통한 결과 획득 또는 약속된 장소에 하부작업 결과를 확인하는 Poll 방식이 있는데 Call Back 방식은 호출 프로세스(스레드)의 작업에 대하여 순차적 처리 흐름을 보장하지 못하고 Poll 방식은 호출 프로세스(스레드)의 순차적 작업 흐름 처리는 가능하지만 동기 방식에 비하여 특별한 장점도 없으면서 처리 과정만 복잡한 문제를 일으킨다. 결론적으로 동기 호출은 실행의 순차 처리가 쉽고 비동기 호출은 실행의 순차 처리가 어렵다. 이런 측면에서 애플리케이션 개발 시 동기 호출은 비동기 호출에 비해 훨씬 지배적인 호출 방식으로 활용되고 이다.

그럼 이제부터 동기 호출 방식에 몇 가지 질문을 해보자 우선 처리 시간의 관점에서 동기 호출을 살펴보자. 일반적으로 동기 호출은 즉시 답을 요구하는 실시간 애플리케이션에 적합한 호출 방식이다. 즉 동기 호출의 처리는 아주 짧은 순간에 처리를 마쳐야 하는 경우에 주로 사용된다. 그런데 동기 호출을 미시적으로 살펴보면 (여기에서는 단일 애플리케이션에서 동기 호출을 살펴본다.) 호출 명령에서 호출이 일어난 실행 주소를 보관하고 하부작업 주소로 실행 주소를 옮겨 하부작업을 실행하고 하부작업 실행 결과를 저장하고 다시 호출 실행 주소로 작업을 옮겨 실행을 계속하게 된다. 이 과정에서 하부작업의 실행 시간이 반드시 일정 시간 필요하게 되는데 결과적으로 하부작업 요청시각(t0)와 하부작업 리턴 시각(t1) 사이 Δt = t1 – t0 이 진행된 후 본작업은 다음 작업을 할 수 있게 된다. 다시 말해 동기 호출도 엄밀히 말하면 동시성을 보장하지 못하고 반드시 비 동시성을 전제하는 호출인 것이다. 이렇게 동기 호출에 대하여 하부작업 처리를 위한 처리 시간이 필요하다는 것을 이해 한다면 결국 동기 호출도 실행 흐름은 순차적이지만 호출에 따른 실행 시간은 비동시적인 것이다.

동기 호출의 가장 큰 특징은 실행 흐름의 제어가 손쉽다는 것이다. 즉 앞에서 말한 하부작업 호출과 그 결과 획득의 프로그램의 간결성이다. 동기 호출을 사용하면 애플리케이션은 하부작업 처리 결과를 획득하기 위하여 별다른 노력 없이 단순히 함수(메서드)만 호출하면 된다.

int in, out;
in = 1;
out = subprocess(in);
System.out.println(in + " => " + out);

위 Java 소스 세 번째 줄을 보면 본처리 프로그램에서 하부처리 메서드 호출과 그 처리 결과 획득과정이 단 한 줄로 표현되는 것을 볼 수 있다. 이와 같은 동기 호출의 사용은 단순한 구조를 가지고 있고 단일 애플리케이션에서 분산 애플리케이션까지 일관되게 적용된다. 즉 분산 애플리케이션에서도 단일 애플리케이션의 호출 방식과 같은 방식으로 동기 호출을 사용한다. 그러나 이런 편리한 동기 호출을 지원하기 위하여 분산 애플리케이션은 통신 프로토콜, 하부 라이브러리, 프레임워크 부분에서는 상당히 복잡한 동기화 작업들을 구현하고 있다.

그럼 분산 애플리케이션에서 동기 호출 시 하부작업의 처리에 문제가 발생하면 어떻게 될까? 만약 하부작업에서 흐름제어를 관리할 수 있는 정도의 문제가 발생하는 경우에는 하부작업은 오류를 리턴하면 된다. 그러나 만약 하부작업의 문제가 흐름제어를 관리할 수 없을 정도의 심각한 문제가 발생하여 하부작업이 리턴을 할 수 없게 되면 전체 실행 흐름은 정지하고 애플리케이션은 정지(Hang-up)상태가 된다. 그리고 요구된 거래는 성공도 실패도 알 수 없는 상태에 이르게 될 것이다. 이렇게 하부작업에 흐름제어를 잃는 장애가 발생하면 애플리케이션은 중대한 문제 상황에 빠지게 된다. 그렇지만 일반적인 동기 호출에서는 하부작업 호출 시 타임아웃을 설정할 수 없다. 만약 하부작업 호출 시 타임아웃을 설정하고 실행 흐름 제어를 회복하기 위해서는 호출 프로세스(스레드)에 하부작업 완료를 확인하는 별도 스레드 등을 추가해서 하부작업을 모니터링 하는 기능을 추가 해야 한다. 그러나 일반적인 동기호출 사용 패턴에서 이런 문제까지는 고려는 되지 않고 있다. 예를 들어 J2EE 동기 호출 규격에도 흐름제어 회복을 위한 타임아웃에 대한 고려는 없다. 그러나 애플리케이션 운영측면에서 동기 호출 방식의 하부작업 호출에서 흐름제어 회복을 위한 타임아웃을 고려하지 않는다면 정지된 본작업 프로세스(스레드)는 아무런 일을 하지 않는 좀비가 되고 시스템 자원만 점유하게 되어 시스템 자원 가용성 및 성능에 영향을 줄 수 있다. 그리고 하부작업 흐름제어 회복 불능 장애 발생 시 더 심각한 애플리케이션 비즈니스 처리 상태의 불확실성을 만들어 낼 것이다.

동기 호출 패턴이 타임아웃 처리에 대한 관심이 적은 이유는 과거 단일 시스템에서 단일 프로세스로 동작하는 애플리케이션에서 사용하던 함수 호출에 대한 경험 때문일 것이다. 단일 프로세스 환경에서는 프로세스 내 실행 흐름이 하나 밖에 없기 때문에 본작업이던 하부작업이던 모두 같은 실행 흐름 내에 존재한다. 그러므로 하부작업이 흐름제어를 회복할 수 없는 문제가 발생하면 이미 전체 애플리케이션의 문제이기 때문에 애플리케이션은 동일한 정지(Hang-up) 현상을 보이게 된다. 그러나 분산 애플리케이션에서는 본작업의 실행흐름을 가진 프로세스(스레드)와 하부작업의 흐름을 가진 프로세스(스레드)가 각각 독립적인 실행 흐름을 가질 수 있다. 그 결과 동기 호출 시 본작업에서 요청한 하부작업의 실행흐름이 불능인 경우에도 본작업 프로세스(스레드)의 실행 흐름은 영향을 받지 않고 다음 처리를 할 수 있다. 단 본작업이 하부작업의 실행흐름을 잃는 장애에 대하여 자신의 실행 흐름을 계속하기 위해서는 본작업은 하부작업의 처리시간을 한정하는 타임아웃 기능을 추가해야 한다. 그러나 앞서 말했듯이 동기 호출에 대한 타임아웃 고려는 아직 개별적 고려 사항으로 일부 라이브러리나 규격에서 설정 또는 패러미터 입력으로 등장하고 있는 정도이다.

분산 애플리케이션 환경에서 동기 호출의 안정성에 대한 문제를 살펴보자. 일반적으로 단일 하드웨어에서 단일 애플리케이션의 동기 호출은 충분히 신뢰할 수 있다고 볼 수 있다. 그러나 분산 애플리케이션 환경에서 동기 호출은 시스템 하드웨어, 네트워크 등 관련된 구성 요소들이 모두 충분히 신뢰할 수 있다는 전제하에 안정성을 기대할 수 있다. 그러나 분산 애플리케이션에서는 아래와 같은 경우 동기 호출에 대한 신뢰성 문제를 가질 수 있다.

1. 복수 시스템에 각각 동작하는 애플리케이션들 사이 동기 호출이 발생할 경우 시스템과 시스템의 네트워크 안정성은 프로세스 내 단일 애플리케이션의 하부작업 호출에 사용되는 시스템 내부 버스의 안정성보다 상당히 낮다. 그리고 네트워크 장애 발생 시 동기 호출로 연동되는 일련의 애플리케이션은 모두 중단될 수 밖에 없다. 
2. 복수 시스템에서 각 시스템의 애플리케이션이 동기 호출을 사용하는 경우 상대 시스템의 안정성을 기대할 수 없는 경우 가 있다. 다시 말해 각 시스템에 소유 주체가 다름으로 각 시스템에 동작하는 애플리케이션의 동작 여부를 항상 보장 받지 못할 수 있다. 어느 쪽이던 시스템의 장애 또는 애플리케이션에 장애가 발생하면 동기 호출로 연동되는 일련의 애플리케이션은 모두 중단될 수 밖에 없다.

동기 호출 메커니즘은 프로그램 언어가 등장한 이래 가장 일반적인 작업 메커니즘이었다. 그러나 하드웨어가 발전하고 시스템들은 네트워크를 통해 연결되고 단일 애플리케이션에서 분산 애플리케이션으로 작업 규모가 커지면서 동기 호출의 한계가 점점 등장하고 있다. 동시성 또는 아주 짧은 처리 시간을 요구하는 업무들을 처리하는 방식에 동기 호출은 적합하지만 동시성을 지원하기 위하여 시스템 안정성, 네트워크 안정성, 애플리케이션 안정성을 모두 보장해야 하는 어려움이 따르게 되었다. 이런 어려움 속에서도 동기 호출 방식의 패러다임은 여전히 가장 선호하는 호출 방식으로 세상을 지배하고 있다. 그러나 분산 애플리케이션 환경에서 동기 호출을 사용할 때 하부작업 처리 시간, 실행 제어 회복, 분산 구간의 안정성 등을 고려해야 하므로 동기 호출 패턴이 예전 단일 애플리케이션과 비교하여 그렇게 단순하지 않게 되었으며 이와 관련하여 대안적인 패턴으로 비동기 호출의 필요성이 재 발견되고 있다.

지금까지 기술적 측면에서 동기 호출에 대한 몇 가지 사항을 생각해 보았다. 그런데 우리의 일상적인 비즈니스 패턴은 어떤 패턴일까도 고민해 볼 필요가 있다. 우리들이 살아가는 세상은 동기 호출 방식이 지배하는 세상일까 비동기 호출 방식이 지배하는 세상일까? 우리는 개인, 조직, 국가, 세계와 어떻게 의사 소통하며 살아가는가에 대하여 좀더 고민해 볼 필요가 있다. 그래야 동기, 비동기 문제를 좀더 객관화시킬 수 있고, 우리 생활과 잘 접목되는 애플리케이션 사용 방향을 찾을 수 있을 것이다.

동기 호출(Synchronous Call), 비동기 호출(Asynchorous Call)

프로그램에서 동기, 비동기 호출은 멀티 프로세스, 멀티 스레드 환경에서 동작하는 애플리케이션을 작성할 때 등장한다. 멀티 프로세스(스레드) 환경 즉 복수 프로세스(스레드)가 병렬적으로 동시에 실행되는 환경에서 각 프로세스(스레드)는 독립적인 실행 흐름을 가지고 동작하는데, 한 프로세스(스레드)가 다른 프로세스(스레드)에게 하부작업(프로시저, 함수, 메서드)을 요청할 경우 호출한 프로세스(스레드)의 실행 흐름의 중지 여부에 따라 따라 동기, 비동기를 구분 짓게 된다. 이 두 개념을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

애플리케이션 프로그램에서 동기 호출(Synchronous Call)이란 애플리케이션 프로세스(스레드)에서 하부작업(프로시저, 함수, 메서드) 요청 시 요청된 하부작업이 진행되는 동안 호출 프로세스(스레드)의 실행 흐름이 멈추게 되는 호출을 말한다. 멈춘 호출 프로세스(스레드)의 실행 흐름은 하부작업이 리턴되면 다시 계속된다.

애플리케이션 프로그램에서 비동기 호출(Asynchronous Call)이란 애플리케이션 프로세스(스레드)에서 하부작업 요청 시 요청된 하부작업의 실행 또는 종료와 관계없이 호출 프로세스(스레드)의 실행 흐름은 계속되는 호출을 말한다. 이런 호출 방식에서는 하부작업의 실행완료 시점을 호출 프로세스(스레드)가 정확이 알지 못하므로 호출 프로세스(스레드)와 하부작업은 하부작업의 실행 결과를 둘 사이 약속된 결과 영역 조회나 하부작업이 호출 프로세스(스레드)를 호출하는 Callback 메커니즘을 통해 확인한다.

비동기 호출은 기업 통합 패턴(Enterprise Integration Patterns)을 이해하는 기본 개념이다. 기업 통합 패턴은 비동기 호출을 어떻게 기업 애플리케이션 아키텍처로 활용할 수 있는지 설명한 패턴으로 기업 시스템이 복잡해짐에 따라 애플리케이션은 애플리케이션 내 상호 작용, 애플리케이션 간 상호 작용을 위한 효과적인 아키텍처가 필요한대 이때 기업 통합 패턴이 유용하게 사용될 수 있다.

참고)

1) Hophe Gregor and Bobby Woolf. Enterprise Integration Patterns (Addison-Wesley, 2003)

2) Asynchronous Vs. Synchronous Execution, What does it really mean?

설정자 패턴(Configurer pattern)

어떻게 오브젝트 생성 시 필요한 초기화 정보의 획득과 입력 작업을 오브젝트 생성 로직에서 분리할 수 있을까?

일반적으로 오브젝트 생성과 관련하여 개발자들의 관심사는 Constructor, Builder, Factory 패턴 등과 같은 것이다. 개발자들은 오브젝트 생성을 위해 상황에 맞는 적절한 생성 패턴을 사용하여 오브젝트 생성 알고리즘을 구현한다.

이와 같이 오브젝트 생성과 관련해서는 잘 정리된 생성 패턴들이 있지만, 오브젝트 생성 시 필요한 초기화 정보 획득과 등록 작업에 관련된 적절한 패턴에 대한 고민은 상대적으로 부족하다. 그러나 프로그램을 개발하다 보면 오브젝트 생성을 위한 생성 패턴뿐만 아니라 초기화 정보의 획득 및 입력 작업에 대해 일관되고 확장이 용이한 방법에 대해서도 자주 고민하게 된다.

프로그램에서 오브젝트를 생성하기 위해서는 오브젝트 초기화에 필요한 입력 정보를 오브젝트에 입력해야 한다. 생성되는 오브젝트가 수행하는 작업에 따라 초기화에 사용되는 입력 정보는 통신 관련 오브젝트라면 원격지 접속 주소, 데이터베이스 처리 관련 오브젝트라면 데이터베이스 접속 정보, 데이터 파일 관리 오브젝트라면 데이터 파일 디렉터리 위치와 파일명 등이 될 수 있다. 그리고 생성되는 오브젝트의 초기화 입력 정보 형식에 따라 문자형, 숫자형과 같은 단순 원시 자료형에서 복합 구조의 오브젝트 형식 등 입력되는 정보의 형식도 다양한 구조를 가질 수 있다.  또한 생성되는 오브젝트의 초기화 입력 정보의 추출 경로에 따라 초기화 입력 정보는 하드 코딩, 설정 파일, 설정 데이터베이스, 설정 리지스트리, 원격지 설정 서버 등 다양한 경로를 통해 획득할 수 있다.

이와 같이 오브젝트 생성을 위한 초기화 정보 획득 및 입력 작업은 오브젝트 작업 내용, 초기화 정보 입력 형식, 초기화 정보 추출 경로에 따라 다양한 조합이 만들어져 개발에 따른 복잡성이 증가하고 일관성 있는 구현을 방해하게 된다.  이렇게 오브젝트 생성과 관련된 초기화 정보 획득개발이 복잡하고 일관성 없는 개발로 빠져들기 쉬운 문제점을 해결하기 위해 오브젝트 생성 로직에서 설정자(Configurer) 패턴을 사용할 수 있다.

설정자(Configurer) 패턴은 전략 패턴을 응용한 것으로 오브젝트 생성 시 오브젝트 생성 로직과 초기화 정보 획득 및 등록 로직을 분리하여 초기화 정보 획득 및 등록 작업에 일관성을 부여하고 초기화 정보 획득 및 등록 작업 알고리즘을 필요에 따라 대체할 수 있는 구조를 제공한다.

아래는 Factory 패턴과 함께 사용된 설정자(Configurer) 패턴 클래스 다이어그램이다. Factory 패턴 구조는 Design Patterns 의 Factory 패턴 구조이고 Design Patterns에서 제시한 Factory 패턴에서 생성에 필요한 로직은 Factory에 구현하고 Factory는 초기화 정보 획득과 입력 작업을 Configurer에 위임한다. 즉 Factory에서 초기화 정보 획득 및 입력을 분리하여 Configurer가 처리하도록 Factory 패턴의 역할을 나누고 확장한 것이다.

설정자(Configurer) 패턴 구조

Product

• Factory Method가 생성하는 오브젝트 인터페이스

ConcreteProduct

• Product 인터페이스 구현 클래스
• 생성 시 필요한 초기화 입력 Method 구현

Configurer

• 오브젝트 생성 시 오브젝트 초기화 정보 입력 Method 인터페이스

CustomConfiguer

• Configure 인터페이스 구현 클래스
• 오브젝트 생성관련 초기화 정보 추출 및 입력 처리, Setter Method구현 등
• configure Method에서 Product 구현 오브젝트에 초기화 정보 입력

Factory

• 오브젝트 생성 Method인 getObject 정의를 가진 Factory 인터페이스

ConcreteFactory

• Factory 구현 클래스
• Product 오브젝트 생성 시 Configurer 오브젝트에 초기화 정보 추출 및 입력 처리 위임
• 오브젝트 생성관련 준비 작업 및 생성 오브젝트 반환

설정자(Configurer) 패턴은 Factory 패턴뿐만 아니라 Builder 패턴에서도 적용할 수 있는데 Factory패턴에서와 마찬가지로 Builder에서 초기화 정보 입력을 Configurer 오브젝트에 위임하는 방식으로 구현하면 된다.

적용 사례

이제부터 설정자 패턴 사용을 실제 예를 통해 살펴보자. 설명을 위해 사용한 Factory 패턴은 Spring Framework의 FactoryBean이다. 즉 Spring Framework 내에서 FactoyBean 사용 시 설정자 패턴을 적용하는 예를 설명할 것이다.

먼저 Java 프로그램에서 오브젝트가 어떻게 생성되는지 ektorp 란 라이브러리에서 HttpClient 오브젝트를 생성하는 프로그램을 보자. 아래는 소스를 보면 ektorp 라이브러리는 HttpClient 오브젝트 생성을 위해 Builder 패턴을 사용하고 있다.

HttpClient 오브젝트 생성 예

HttpClient httpClient = new StdHttpClient.Builder()
    .host("localhost")
    .port(8080)
    .build();

ektorp 라이브러리는 Builder 패턴을 사용하여 오브젝트를 생성하므로 구조적으로는 잘 만들어진 라이브러리로 볼 수 있다. 그러나 Spring Framework에서는 Bean 형식을 고려하지 않고 개발된 Java 오브젝트를 Spring Framework에서 직접 생성하기가 쉽지 않다. 이런 경우 Spring Framework는 임의의 Java 오브젝트를 생성하는 Spring Bean Factory 메커니즘을 제공한다. 다시 말해서 Spring Framework가 제공하는 Factory 패턴 방식을 사용하면 Bean 형식의 생성 초기화 방식을 갖지 않는 Java 클래스를 Spring Framework에서 사용할 수 있는 오브젝트로 생성할 수 있다. 아래와 같이 Spring Framework가 제공하는 Factory 인터페이스인 FactoryBean 인터페이스를 상속받아 HttpClientFactoryBean을 작성하면 httpClient 오브젝트를 생성할 수 있다.

HttpClientFactoryNoConfigurerBean.java

package com.brm.pattern.configurer;

import org.ektorp.http.HttpClient;
import org.ektorp.http.StdHttpClient;
import org.springframework.beans.factory.FactoryBean;

public class HttpClientFactoryNoConfigurerBean implements FactoryBean<HttpClient> {

 private String host;
 private int port;

 public HttpClient getObject() throws Exception {
  return new StdHttpClient.Builder()
    .host(host)
    .port(port)
    .build();
 }

 public Class<? extends HttpClient> getObjectType() {
  return StdHttpClient.class;
 }

 public boolean isSingleton() {
  return true;
 }

 public void setHost(String host) {
  this.host = host;
 }

 public void setPort(int port) {
  this.port = port;
 }
}

Spring Framework에서 HttpClientFactoryNoConfigurerBean 클래스는 아래 Spring XML 설정처럼 사용된다. 아래 Bean myHttpClientOrg 정의에서 생성되는 오브젝트는 HttpClientFactoryNoConfigurerBean의 getObject 메서드를 통해 생성된 오브젝트다.

application.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
 xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans   http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd">
 <bean id="myHttpClientOrg" class="com.brm.pattern.configurer.HttpClientFactoryNoConfigurerBean">
  <property name="host" value="localhost" />
  <property name="port" value="8080" />
 </bean>
</beans>

위 Spring XML에서 Bean 정의에 오브젝트 생성을 위한 초기 입력값 host와 port 정보는 property로 정의에 속성값으로 주입하였다. 속성 주입은 Spring Framework의 가장 중요한 장점 중 하나로 속성 주입을 사용하면 속성값을 프로그램 변경 없이 외부에서 입력할 수 있게 된다. 이러한 속성 주입 기능을 사용하기 위해서 HttpClientFactoryBean 클래스에서 오브젝트 생성에 필요한 초기 입력 정보를 setter 속성으로 정의했다. 이렇게 setter 속성을 정의하면 Spring Framework는 Bean 정의 시 해당 setter 속성의 property에 값을 주입할 수 있게 된다. 여기에서 setter 속성이란 Bean 형식의 클래스에서 set 으로 시작하는 메서드를 말한다. 이 부분에 대한 자세한 내용은 이 글의 주제를 벗어나므로 이해가 되지 않는 독자는 Spring Framework의 Bean 정의 설명 문서를 참조하면 될 것이다.

Spring Framework의 속성값 주입 기능을 통해 오브젝트 생성에 필요한 초기화 입력 정보를 HttpClientFactoryNoConfigurerBean 클래스 소스의 수정 없이도 수정할 수 있는 장점도 함께 생기게 되었다.

그러나 만약 어떤 애플리케이션 개발 구조상 위 두 속성 정보인 host와 port 정보를 데이터베이스로부터 입력 받는다면 어떻게 될까? 이 경우 속성값을 데이터베이스에 값으로 바로 추출하는 기능은 Spring Framework가 제공하지 않으므로 처음 임의의 Java 오브젝트를 Spring 프레임워크에서 사용하기 위해 부딪쳤던 문제와 유사한 문제에 다시 부딪치게 된다. 즉 Spring Framework의 속성값 주입 기능만으로는 부족하고 다른 방안을 찾아 소스를 수정해야만 된다. Spring Framework의 속성 값 주입 기능을 버리고 HtttpClient 오브젝트를 생성하기 위해 새로운 Spring FactoryBean 클래스 작성하여 host와 port 정보를 데이터베이스에서 읽도록 재 작성해야 한다. 그러나 Factory 로직을 분석하고 해당 초기화 입력 추출 로직을 대체하는 작업을 하는 개발자는 Factory 로직 내의 오브젝트 생성 로직과 초기화 입력 정보 획득 로직이 결합된 로직을 모두 분석해야 할 것이다. 여기서 예를 든 소스는 이 과정이 그렇게 복잡하지 않지만 일반적인 경우 항상 이런 경우를 기대할 수 없을 것이고 생성 과정이 복잡한 경우도 대해서도 고려해야 할 것이다. 이 과정이 복잡한 소스를 개발자가 분석 수정하는 경우 소스에 대한 분석과 수정에 따른 오류 영향도가 커지게 되어 개발 생산성은 저하될 것이다. 그러므로 오브젝트 생성 로직과 초기화 입력 정보 획득 및 등록 로직을 분리하여 할 수 있다면 그리고 개발자는 오브젝트 생성을 위해 단지 초기화 입력 정보 추출과 등록 로직만 수정할 수 있다면 개발 생산성은 높아 지게 될 것이다. 그리고 구조적으로 보면 Factory 개발 측면에서는 오브젝트 생성과 관련된 로직의 은익성을 확보하고 사용 오브젝트 사용 측면에서는 초기화 입력의 유연성을 제공받는다.

그럼 지금까지 Factory 패턴만 적용된 소스와 설정에 설정자 패턴을 추가해 보자. 먼저 Configurer 인터페이스를 정의한다.

Configurer.java

package com.brm.pattern.configurer;

public interface Configurer<T> {

 public void configure(T client) throws Exception;
}

Configurer 인터페이스는 초기 입력 정보를 주입할 수 있는 오브젝트를 입력 파라미터로 가지는 configure Method를 정의한다. 이 메서드에서 추출된 초기 입력 정보를 오브젝트에 등록하는 기능을 한다

다음으로 Configurer 인터페이스 구현 클래스를 작성한다.

HttpClientConfiguer.java

package com.brm.pattern.configurer;

import org.ektorp.http.StdHttpClient.Builder;

public class HttpClientConfiguer implements Configurer<Builder> {

 private String host;
 private int port;

 public void configure(Builder builder) throws Exception {
  builder.host(host).port(port);
 }

 public void setHost(String host) {
  this.host = host;
 }

 public void setPort(int port) {
  this.port = port;
 }
}

HttpClientConfigurer는 설정자 패턴의 구조를 설명하기 위한 클래스이므로 복잡한 추출 로직을 제시하지 않고 HttpClientFactoryNoConfigurerBean Factory내에서 초기 입력 정보 획득 부분만을 옮겨 왔다. Host와 port를 속성(setter)으로 사용하고 configure Method에서 Builder 오브젝트에 host와 port값을 등록한다. 만약 추출 경로가 데이터베이스라면 HttpClientConfigurer 를 상속받아 새로운 클래스를 (예를 들어 DBConfigurer) 만들고 데이터베이스 추출 로직을 추가하여 데이터베이스에서 추출한 host와 port 속성 값을 등록하는 로직을 추가하면 된다. 여기에서는 HttpClientConfigurer 로만 설명을 진행한다.

이제 HttpClient Factory 에서 초기 입력 정보 추출 로직과 등록하는 로직을 제거하고 Configurer 오브젝트를 호출하는 부분을 추가하면 아래와 같이 좀더 간결한 Factory 클래스가 된다.

HttpClientFactoryBean.java

package com.brm.pattern.configurer;

import org.ektorp.http.HttpClient;
import org.ektorp.http.StdHttpClient;
import org.ektorp.http.StdHttpClient.Builder;
import org.springframework.beans.factory.FactoryBean;

public class HttpClientFactoryBean implements FactoryBean<HttpClient> {

 private Configurer<Builder> configurer;

 public HttpClient getObject() throws Exception {
  Builder builder = new StdHttpClient.Builder();
  configurer.configure(builder);
  return builder.build();
 }

 public Class<? extends HttpClient> getObjectType() {
  return StdHttpClient.class;
 }

 public boolean isSingleton() {
  return true;
 }

 public void setConfigurer(Configurer<Builder> configurer) {
  this.configurer = configurer;
 }
}

보는 바와 같이 host와 port 속성에 대한 로직이 제거되었고 대신 Configurer 주입 속성이 생겼으며 getObject Method에 host와 port 값 등록 로직 대신 configurer 오브젝트의 configure Method 호출 로직으로 대체 되었다. 변경된 Spring XML 파일은 다음과 같다.

application.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
 xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd">

 <bean id="myHttpClientOrg" class="com.brm.pattern.configurer.HttpClientFactoryNoConfigurerBean">
  <property name="host" value="localhost" />
  <property name="port" value="8080" />
 </bean>

 <bean id="myHttpClient" class="com.brm.pattern.configurer.HttpClientFactoryBean">
  <property name="configurer" ref="configuerer" />
 </bean>
 <bean name="configurer" class="com.brm.pattern.configurer.HttpClientConfiguer">
  <property name="host" value="localhost" />
  <property name="port" value="8080" />
 </bean>
</beans>

위에서 보면 새로운 Bean Configurer 정의가 추가 되었고 초기 입력 정보와 관련된 속성관리는 Configurer Bean 정의로 옮겨졌다.
이렇게 구조를 변경하여 오브젝트 생성 로직은 초기 입력 정보 추출 경로가 변경되더라도 Factory의 수정은 발생하지 않고 Configurer 구현 클래스만 상속 변경 또는 변경하여 추출 경로 변경에 대응할 수 있는 유연한 구조가 되었다. 이 예에서는 설명을 위해 간단한 구조만 언급하였지만 실제 오브젝트 생성에 필요한 초기 입력 정보는 생성 오브젝트가 복잡하고 다양한 환경에서 운영되기 위하여 적게는 하나의 입력에서 많게는 수 십개 이상의 초기 입력 정보를 가질 수 있다. 이런 경우 설정자 패턴이 더 빛나는 구조가 될 수 있을 것이다.

맺음말

필자가 설정자(Configurer) 패턴이라고 이름을 붙인 이 패턴은 Apache Camel Framework의 분석 과정에서 얻은 것이다. 한 예로 Camel의 Http Component 라이브러리에 설정자 패턴이 적용되어 있다. Camel Http Component는 설정자 패턴을 통해 Apache HttpClient 오브젝트의 수많은 초기 파라미터 입력을 생성 로직과 분리하여 입력할 수 있는 기능을 제공한다. 그리고 Spring Framework에서도 설정자 패턴과 유사한 로직을 볼 수 있는데, 필자의 분석으로는 설정자 패턴으로 명확한 개념으로 정리가 되지 않고 개발 소스 수준의 적용으로 보인다. 그리고 Camel Framework에서도 설정자 패턴을 단지 전략 패턴으로만 인식하고 있고 Camel Component에 일부는 적용되어 있지만 일관되게 적용되지 않고 있는 점으로 미루어 아직 패턴으로 인식하지 않는 것 같다. 그러나 Configurer를 하나의 패턴으로 인식하고 이런 측면에서 오브젝트 생성 프로그램을 개발 할 때 설정자 패턴을 적용하여 설정 사용에 일관성을 부여하면 개발자들에게 오브젝트 생성에 대한 초기 정보 등록의 생산성과 초기 정보 추출 확장성을 제공해 줄 수 있을 것이라 믿는다.

참고 사이트
1) ektorp : http://github.com/helun/Ektorp
2) Camel HTTP Component : http://camel.apache.org/http.html