커넥션 풀과 데이터소스 이해

 

커넥션 풀 이해

데이터베이스 커넥션을 획득할 때는 다음과 같은 과정을 거친다.

1. 애플리케이션 로직은 DB 드라이버를 통해 커넥션을 조회한다.
2. DB 드라이버는 DB와 TCP/IP 커넥션을 연결한다. 물론 이 과정에서 3 way handshake 같은 TCP/IP 연결을 위한 네트워크 동작이 발생한다.
3. DB 드라이버는 TCP/IP 커넥션이 연결되면 ID, PW와 기타 부가정보를 DB에 전달한다.
4. DB는 ID, PW를 통해 내부 인증을 완료하고, 내부에 DB 세션을 생성한다.
5. DB는 커넥션 생성이 완료되었다는 응답을 보낸다.
6. DB 드라이버는 커넥션 객체를 생성해서 클라이언트에 반환한다.

이렇게 커넥션을 새로 만드는 것은 과정도 복잡하고 시간도 많이 많이 소모되는 일이다.

고객이 애플리케이션을 사용할 때, SQL을 실행하는 시간 뿐만 아니라 커넥션을 새로 만드는 시 간이 추가되기 때문에 결과적으로 응답 속도에 영향을 준다. 이것은 사용자에게 좋지 않은 경험을 줄 수 있다.

 

문제를 해결하기 위한 아이디어가 커넥션을 미리 생성해두고 사용하는 커넥션 풀이라는 방법이다

애플리케이션을 시작하는 시점에 커넥션 풀은 필요한 만큼 커넥션을 미리 확보해서 풀에 보관한다. 보통 얼 마나 보관할 지는 서비스의 특징과 서버 스펙에 따라 다르지만 기본값은 보통 10개이다.

 

커넥션 풀에 들어 있는 커넥션은 TCP/IP로 DB와 커넥션이 연결되어 있는 상태이기 때문에 언제든지 즉시 SQL을 DB에 전달할 수 있다.

 

애플리케이션 로직에서 커넥션 풀 사용

커넥션 풀에서 커넥션 사용

애플리케이션 로직에서 이제는 DB 드라이버를 통해서 새로운 커넥션을 획득하는 것이 아니다

커넥션 풀을 통해 이미 생성되어 있는 커넥션을 객체 참조로 그냥 가져다 쓰기만 하면 된다.

커넥션 풀에 커넥션을 요청하면 커넥션 풀은 자신이 가지고 있는 커넥션 중에 하나를 반환한다

 

애플리케이션 로직은 커넥션 풀에서 받은 커넥션을 사용해서 SQL을 데이터베이스에 전달하고 그 결과를 받아서 처리한다.

커넥션 반환: 커넥션을 모두 사용하고 나면 다음에 다시 사용할 수 있도록 해당 커넥션을 그대로 커넥션 풀에 반환하면 된다.

 

대표적인 커넥션 풀 오픈 소스

commons-dbcp2 , tomcat-jdbc pool , HikariCP 등이 있다.

성능과 사용의 편리함 측면에서 최근에는 hikariCP 를 주로 사용한다

스프링 부트 2.0 부터는 기본 커넥 션 풀로 hikariCP 를 제공한다. 성능, 사용의 편리함, 안전성 측면에서 이미 검증이 되었기 때문에 커넥션 풀을 사용할 때는 고민할 것 없이 hikariCP 를 사용하면 된다

 

 

DataSource 이해

커넥션을 얻는 방법은 dirverManager를 직접 사용하거나 커넥션 풀을 사용하는 등 다양한 방법이 존재한다.

이전에 JDBC로 개발한 애플리케이션처럼 DriverManager를 통해서 커넥션을 획득하다가 커넥션 풀을 사용하는 방법으로 변경하려면 커넥션을 획득하는 애플리케이션 코드도 함께 변경해야 한다.

→ 커넥션을 얻는 방법을 추상화하자

 

자바에서는 이런 문제를 해결하기 위해 javax.sql.DataSource 라는 인터페이스를 제공한다

DataSource 는 커넥션을 획득하는 방법을 추상화 하는 인터페이스이다. 이 인터페이스의 핵심 기능은 커넥션 조회 하나이다

 

커넥션 풀 dataSource 인터페이스 사용

대부분의 커넥션 풀은 DataSource 인터페이스를 이미 구현해두었다. 따라서 개발자는 DBCP2 커넥션 풀 , HikariCP 커넥션 풀의 코드를 직접 의존하는 것이 아니라 DataSource 인터페이스에만 의존하도록 애플리케이션 로직을 작성하면 된다.

 

DriverManager datasource 인터페이스 사용

스프링은 DriverManager 도 DataSource 를 통 해서 사용할 수 있도록 DriverManagerDataSource 라는 DataSource 를 구현한 클래스를 제공한다.

 

DataSource 사용 예제

DriverManger

DataSource 적용 이전에 커넥션 획득하는 방법

Connection con1 = DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD);
Connection con2 = DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD);

 

DataSource 적용 후에 커넥션 획득하는 방법

riverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
    useDataSource(dataSource);
}
private void useDataSource(DataSource dataSource) throws SQLException {
    Connection con1 = dataSource.getConnection();
    Connection con2 = dataSource.getConnection();
}

 

DirverManager vs DataSource

 

1. 파라미터 차이
   • DriverManager 는 커넥션을 획득할 때 마다 URL , USERNAME , PASSWORD 같은 파라미터를 계속 전달해 야 한다. 반면에 DataSource 를 사용하는 방식은 처음 객체를 생성할 때만 필요한 파리미터를 넘겨두고, 커 넥션을 획득할 때는 단순히 dataSource.getConnection() 만 호출하면 된다.
2. 설정과 사용의 분리
   • 설정: : DataSource 를 만들고 필요한 속성들을 사용해서 URL , USERNAME , PASSWORD 같은 부분을 입력하 는 것을 말한다.
   • 사용: 설정은 신경쓰지 않고, DataSource 의 getConnection() 만 호출해서 사용하면 된다.

 

커넥션 풀

DataSource 를 통해 커넥션 풀을 사용하는 예제를 알아보자.

HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource();
dataSource.setJdbcUrl(URL);
dataSource.setUsername(USERNAME);
dataSource.setPassword(PASSWORD);
dataSource.setMaximumPoolSize(10);
dataSource.setPoolName("MyPool");
useDataSource(dataSource);

Thread.sleep(1000); //커넥션 풀에서 커넥션 생성 시간 대기

HikariDataSource 는 DataSource 인터페이스를 구현하고 있다

커넥션 풀 최대 사이즈를 10으로 지정하고, 풀의 이름을 MyPool 이라고 지정했다.

커넥션 풀에서 커넥션을 생성하는 작업은 애플리케이션 실행 속도에 영향을 주지 않기 위해 별도의 쓰레드에서 작동한다.

별도의 스레드를 사용하는 이유는 애플리케이션을 실행할 때 커넥션 풀을 채울 때 가지 마냥 대기하고 있다면 애플리케이션 실행 시간이 늦어진다.

별도의 쓰레드에서 동작하기 때문에 테스트가 먼저 종료되어 버린다. 예제처럼 Thread.sleep 을 통해 대기 시간을 주어야 쓰레드 풀에 커넥션이 생성되는 로그를 확인할 수 있다

만약 커넥션 풀에 커넥션이 차기 전에 커넥션 얻는 작업을 하게 되면 내부적으로 기다려서 커넥션을 획득한다.

 

실행 결과 분석

 

HikariConfig

• HikariCP 관련 설정을 확인할 수 있다. 풀의 이름( MyPool )과 최대 풀 수( 10 )을 확인할 수 있다.

 

MyPool connection adder

• 별도의 쓰레드 사용해서 커넥션 풀에 커넥션을 채우고 있는 것을 확인할 수 있다. 이 쓰레드는 커넥션 풀에 커넥션을 최대 풀 수( 10 )까지 채운다.

 

커넥션 풀에서 커넥션 획득

• 커넥션 풀에서 커넥션을 획득하고 그 결과를 출력했다. 여기서는 커넥션 풀에서 커넥션을 2개 획득하고 반 환하지는 않았다. 따라서 풀에 있는 10개의 커넥션 중에 2개를 가지고 있는 상태이다. 그래서 마지막 로그를 보면 사용중인 커넥션 active=2 , 풀에서 대기 상태인 커넥션 idle=8 을 확인할 수 있다.

 

 

애플리케이션에 DataSource 적용

@Slf4j
public class MemberRepositoryV1 {

    private final DataSource dataSource;

    public MemberRepositoryV1(DataSource dataSource) {
        this.dataSource = dataSource;
    }

    //save()...
    //findById()...
    //update()....
    //delete()....
  
    private void close(Connection con, Statement stmt, ResultSet rs) {

        JdbcUtils.closeResultSet(rs);
        JdbcUtils.closeStatement(stmt);
        JdbcUtils.closeConnection(con);

    }

    private Connection getConnection() throws SQLException {
        //return DBConnectionUtil.getConnection();
        Connection con = dataSource.getConnection();
        log.info("get connection={}, class={}", con, con.getClass());
        return con;
    }
}

 

DataSorce 의존관계 주입

• 외부에서 DateSource를 주입 받아서 사용한다. 이제 직접 만든 DBConnectionUtil을 사용하지 않아도 된다.

 

JdbcUtils 편의 메서드

• 스프링은 JDBC를 편리하게 다룰 수 있는 JdbcUtils 라는 편의 메서드를 제공한다
• JdbcUtils 을 사용하면 커넥션을 좀 더 편리하게 닫을 수 있다.
• 이전에는 try~catch 문을 사용해서 커넥션을 닫았다.

 

애플리케이션에 적용한 dataSource 테스트

@BeforeEach
void beforeEach() {
    //기본 DriverManager - 항상 새로운 커넥션을 획득
//    DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);

    //커넥션 풀링
    HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource();
    dataSource.setJdbcUrl(URL);
    dataSource.setUsername(USERNAME);
    dataSource.setPassword(PASSWORD);

    repository = new MemberRepositoryV1(dataSource);
}

test에서 dataSource 의존관계 주입 해주기

커넥션 풀 사용시 conn0 커넥션이 재사용 된 것을 확인할 수 있다

테스트는 순서대로 실행되기 때문에 커넥션을 사용하고 다시 돌려주는 것을 반복한다. 따라서 conn0 만 사용된다.