[Spring] AOP에 대해 (1)

AOP에 대해 (1)

@RestController
@RequiredArgsConstructor
public class BepozController {

    private final BepozService bepozService;

    @GetMapping("/request")
    public String request(String itemId) {
        bepozService.save(itemId);
        return "ok";
    }
}

@Service
@RequiredArgsConstructor
public class BepozService {

    private final BepozRepository bepozRepository;

    public void save(String id) {
        bepozRepository.save(id);
    }
}

@Repository
public class BepozRepository {

    public void save(String id) {
        if (id.equals("ex")) {
            throw new IllegalStateException("exception thrown!");
        }

        sleep(1000);
    }

    private void sleep(int millis) {
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

다음과 같은 코드가 있다. 이 코드에 밑의 로그 클래스를 이용해서 로그 추적기를 달아보려고 한다.
세부 코드 내용은 중요하지 않으니 대충 이런게 있구나 하고 넘기면 된다. 그냥 로그를 위한 클래스라고만 생각하면 된다.

이런 식으로 출력하기 위한 코드일 뿐이다.

public interface LogTrace {
    TraceStatus begin(String message);

    void end(TraceStatus status);

    void exception(TraceStatus status, Exception e);
}

@Slf4j
@Component
public class LogTracer implements LogTrace {

    private static final String START_PREFIX = "-->";
    private static final String COMPLETE_PREFIX = "<--";
    private static final String EX_PREFIX = "<X-";

    private final ThreadLocal<TraceId> traceIdHolder = new ThreadLocal<>();

    @Override
    public TraceStatus begin(String message) {
        syncTraceId();
        TraceId traceId = traceIdHolder.get();
        Long startTimeMs = System.currentTimeMillis();
        log.info("[{}] {}{}", traceId.getId(), addSpace(START_PREFIX, traceId.getLevel()), message);
        return new TraceStatus(traceId, startTimeMs, message);
    }

    private void syncTraceId() {
        TraceId traceId = traceIdHolder.get();
        if (traceId == null) {
            traceIdHolder.set(new TraceId());
            return;
        }
        traceIdHolder.set(traceId.createNextId());
    }

    @Override
    public void end(TraceStatus status) {
        complete(status, null);
    }

    @Override
    public void exception(TraceStatus status, Exception e) {
        complete(status, e);
    }

    private void complete(TraceStatus status, Exception e) {
        Long stopTimeMs = System.currentTimeMillis();
        long resultTimeMs = stopTimeMs - status.getStartTimeMs();
        TraceId traceId = status.getTraceId();
        if (e == null) {
            log.info("[{}] {}{} time={}ms", traceId.getId(), addSpace(COMPLETE_PREFIX, traceId.getLevel()), status.getMessage(), resultTimeMs);
        } else {
            log.info("[{}] {}{} time={}ms ex={}", traceId.getId(), addSpace(EX_PREFIX, traceId.getLevel()), status.getMessage(), resultTimeMs, e.toString());
        }
        releaseTraceId();
    }

    private void releaseTraceId() {
        TraceId traceId = traceIdHolder.get();
        if (traceId.isFirstLevel()) {
            traceIdHolder.remove();
            return;
        }
        traceIdHolder.set(traceId.createPreviousId());
    }

    private static String addSpace(String prefix, int level) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < level; i++) {
            sb.append((i == level - 1) ? "|" + prefix : "|   ");
        }
        return sb.toString();
    }
}

public class TraceStatus {

    private TraceId traceId;
    private Long startTimeMs;
    private String message;

    public TraceStatus(TraceId traceId, Long startTimeMs, String message) {
        this.traceId = traceId;
        this.startTimeMs = startTimeMs;
        this.message = message;
    }

    public TraceId getTraceId() {
        return traceId;
    }

    public Long getStartTimeMs() {
        return startTimeMs;
    }

    public String getMessage() {
        return message;
    }
}

public class TraceId {

    private String id;
    private int level;

    public TraceId() {
        this.id = createdId();
        this.level = 0;
    }

    public TraceId(String id, int level) {
        this.id = id;
        this.level = level;
    }

    private String createdId() {
        return UUID.randomUUID().toString().substring(0, 8);
    }

    public TraceId createNextId() {
        return new TraceId(id, level + 1);
    }

    public TraceId createPreviousId() {
        return new TraceId(id, level - 1);
    }

    public boolean isFirstLevel() {
        return level == 0;
    }

    public String getId() {
        return id;
    }

    public int getLevel() {
        return level;
    }
}

이제 이것들을 기존의 Controller, Service, Repository에 적용을 해보면 다음과 같이 적용될 것이다.

//세 클래스 모두 LogTrace 타입의 빈을 주입 받은 상태
//BepozController 
@GetMapping("/request")
public String request(String itemId) {
  TraceStatus status = null;
  try {
    status = logTrace.begin("BepozController.request()");
    bepozService.save(itemId);
    logTrace.end(status);
    return "ok";
  } catch (Exception e) {
    logTrace.exception(status, e);
    throw e;
  }
}

//BepozService
public void save(String id) {
  TraceStatus status = null;
  try {
    status = logTrace.begin("BepozService.save()");
    bepozRepository.save(id);
    logTrace.end(status);
  } catch (Exception e) {
    logTrace.exception(status, e);
    throw e;
  }
}

//BepozRepository
public void save(String id) {
  TraceStatus status = null;
  try {
    status = logTrace.begin("BepozRepository.save()");

    if (id.equals("ex")) {
      throw new IllegalStateException("exception thrown!");
    }
    sleep(1000);

    logTrace.end(status);
  } catch (Exception e) {
    logTrace.exception(status, e);
    throw e;
  }
}

적용되는 클래스 비즈니스 로직에 여러 코드들이 덧붙여진 것을 확인할 수가 있다.
코드를 보면 공통적인 로직들이 보인다.

 TraceStatus status = null;
  try {
            status = trace.begin("message"); 
      //핵심 기능 호출
      trace.end(status);
  } catch (Exception e) {
      trace.exception(status, e);
            throw e; 
  }

위와 같은 형태를 보인다.
이것을 템플릿 메서드 패턴을 이용해서 변하는 것과 변하지 않는 로직을 분리해보겠다.

public abstract class AbstractTemplate<T> {

    private final LogTrace trace;

    public AbstractTemplate(LogTrace trace) {
        this.trace = trace;
    }

    public T execute(String message) {
        TraceStatus status = null;
        try {
            status = trace.begin(message);

            T result = call();

            trace.end(status);
            return result;
        } catch (Exception e) {
            trace.exception(status, e);
            throw e;
        }
    }

    protected abstract T call();
}

//BepozController
//as is
@GetMapping("/request")
public String request(String itemId) {
  TraceStatus status = null;
  try {
    status = logTrace.begin("BepozController.request()");
    bepozService.save(itemId);
    logTrace.end(status);
    return "ok";
  } catch (Exception e) {
    logTrace.exception(status, e);
    throw e;
  }
}

//to be
@GetMapping("/request")
public String request(String itemId) {
  AbstractTemplate<String> template = new AbstractTemplate<>(logTrace) {
    @Override
    protected String call() {
      bepozService.save(itemId);
      return "ok";
    }
  };

  return template.execute("BebozController.request()");
}

템플릿 메서드 패턴을 이용해 Controller 코드를 변경해 보았다.
이런 상황에서는 로그를 남기는 로직에 대한 변경이 있을 경우 AbstractTemplate 클래스의 코드만 변경하면 될 것이다.

하지만, 현재 형태는 상속을 사용하고 있다. 부모 클래스를 강하게 의존하게 된다. 부모 클래스가 수정되면 자식 클래스에게도 영향을 주게된다. 이를 콜백을 이용해서 해결해 보겠다.

public interface TraceCallback<T> {
    T call();
}

public class TraceTemplate {

    private final LogTrace logTrace;

    public TraceTemplate(LogTrace logTrace) {
        this.logTrace = logTrace;
    }

    public <T> T execute(String message, TraceCallback<T> callback) {
        TraceStatus status = null;
        try {
            status = logTrace.begin(message);

            T result = callback.call();

            logTrace.end(status);
            return result;
        } catch (Exception e) {
            logTrace.exception(status, e);
            throw e;
        }
    }
}

//BepozController
//as is
@RestController
@RequiredArgsConstructor
public class BepozController {

    private final BepozService bepozService;
    private final LogTrace logTrace;

    @GetMapping("/request")
    public String request(String itemId) {
        AbstractTemplate<String> template = new AbstractTemplate<>(logTrace) {
            @Override
            protected String call() {
                bepozService.save(itemId);
                return "ok";
            }
        };

        return template.execute("BebozController.request()");
    }
}

//to be
@RestController
public class BepozController {

    private final BepozService bepozService;
    private final TraceTemplate template; //따로 빈 등록을 해서 사용해도 된다.

    public BepozController(BepozService bepozService, LogTrace logTrace) {
        this.bepozService = bepozService;
        this.template = new TraceTemplate(logTrace);
    }

    @GetMapping("/request")
    public String request(String itemId) {
        return template.execute("BepozController.request()", () -> {
            bepozService.save(itemId);
            return "ok";
        });
    }
}

이렇게 콜백과 템플릿 메서드 패턴을 사용해서 코드를 간결하게 해보았다.
스프링에서는 이러한 방식의 전략 패턴을 템플릿 콜백 패턴이라고 한다.
GOF 패턴은 아니고, 스프링 내부에서만 이렇게 부른다고 한다. 전략 패턴에서 템플릿과 콜백 부분이 강조된 패턴이라 생각하면 된다.
스프링에서는 JdbcTemplate, RestTemplate, TransactionTemplate, RedisTemplate 처럼 다양한 템플릿 콜백 패턴이 사용된다. 스프링에서 이름에 XxxTemplate가 있다면 템플릿 콜백 패턴으로 만들어져 있다고 생각하면 된다.

여기서 더 나아가 원본코드를 아예 건드리고 싶지 않다는 생각이 든다. 이를 위해 프록시 패턴을 사용하게 된다.
2편에서 계속...

AOP에 대해 (1) - 현재
AOP에 대해 (2)
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AOP에 대해 (8)

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REFERENCE

스프링 핵심원리 고급편 - 김영한