커넥션 풀(Connection Pool) & 데이터 소스(DataSource)

데이터베이스 커넥션 획득 과정

1. 애플리케이션 로직은 DB 드라이버를 통해 커넥션을 조회한다.
2. DB 드라이버는 DB와 TCP/IP 커넥션을 연결한다. 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.

 

Connection Pool

  커넥션을 새로 만드는 것은 과정도 복잡하고 시간도 많이 소모되는 일입니다. 이런 문제를 해결하기 위해 커넥션 풀(커넥션을 관리하는 풀)을 사용합니다. 애플리케이션을 시작하는 시점에 커넥션 풀은 필요한 만큼 커넥션을 미리 확보해서 풀에 보관합니다. 얼마나 보관할 지는 서비스의 특징과 서버 스펙에 따라 다르지만, SpringBoot 커넥션 풀 관리인 HikariCP(JDBC 커넥션 풀 프레임워크)의 기본값은 10개입니다.

커넥션 풀 초기화

  애플리케이션 로직에서 이제는 DB 드라이버를 통해 새로운 커넥션을 획득하는 것이 아닙니다. 이제는 커넥션 풀을 통해 이미 생성되어 있는 커넥션을 객체 참조로 사용하면 됩니다. 커넥션 풀에 커넥션을 요청하면 커넥션 풀은 자신이 가지고 있는 커넥션 중 하나를 반환합니다.

  커넥션을 모두 사용하고 나면 다시 사용할 수 있도록 해당 커넥션을 커넥션 풀에 반환합니다.

 

DataSource

  커넥션을 얻는 방법은 다양한 방법이 존재합니다. 문제는 커넥션을 획득하는 방법을 변경(DriverManager > HikariCP)하면 애플리케이션 코드도 함께 변경해야 하는 것입니다. 자바에서는 이런 문제를 해결하기 위해 javax.sql.DataSource라는 인터페이스를 제공합니다. DataSource는 커넥션을 획득하는 방법을 추상화하는 인터페이스입니다. 해당 인터페이스의 핵심 기능은 커넥션을 조회하는 것입니다.

 

  대부분의 커넥션 풀은 DataSource 인터페이스를 구현해 두었기에, 개발자는 DataSource 인터페이스에만 의존하도록 애플리케이션 로직을 작성하면 됩니다.

DriverManager는 DataSource 인터페이스를 사용하지 않습니다. 스프링은 DriverManager도 DataSource를 통해 사용하도록 DriverManagerDataSource 클래스를 제공합니다.

 

DataSource 예제

package hello.jdbc.connection;

import com.zaxxer.hikari.HikariDataSource;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource;

import javax.sql.DataSource;
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;

import static hello.jdbc.connection.ConnectionConst.*;

@Slf4j
public class ConnectionTest {

    @Test
    void driverManager() throws SQLException {
        Connection con1 = DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD);
        Connection con2 = DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD);
        log.info("connection={}, class={}", con1, con1.getClass());
        log.info("connection={}, class={}", con2, con2.getClass());
    }
    
    /*
     * DriverManager는 커넥션을 획득할 때마다 URL, USERNAME, PASSWORD 같은 파라미터를 계속 전달해야 합니다.
     * 반면에 DriverManagerDataSource는 처음 객체를 생성할 때만 필요한 파라미터를 전달하고,
     * 커넥션을 획득할 때는 dataSource.getConnection()만 호출하면 됩니다.
     */

    @Test
    void dataSourceDriverManager() throws SQLException {
        //DriverManagerDataSource - 항상 새로운 커넥션을 획득
        DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
        Connection con1 = dataSource.getConnection();
        Connection con2 = dataSource.getConnection();
        log.info("connection={}, class={}", con1, con1.getClass());
        log.info("connection={}, class={}", con2, con2.getClass());
    }

    @Test
    void dataSourceConnectionPool() throws SQLException, InterruptedException {
        //커넥션 풀링: HikariProxyConnection(Proxy) -> JdbcConnection(Target)
        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
    }

}

Note. HikariCP 커넥션 풀에 대한 더 자세한 내용은 공식 사이트를 참고합니다.

 

DataSource 적용

  MemberRepositoryV1은 외부에서 DataSource를 주입 받아 사용하기에 DriverManagerDataSource에서 HikariDataSource로 변경되어도 해당 코드를 변경하지 않아도 됩니다. (DI + OCP)

package hello.jdbc.repository;

import hello.jdbc.connection.DBConnectionUtil;
import hello.jdbc.domain.Member;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.jdbc.support.JdbcUtils;

import javax.sql.DataSource;
import java.sql.*;
import java.util.NoSuchElementException;

/**
 * JDBC - DataSource 사용, JdbcUtils 사용
 */
@Slf4j
public class MemberRepositoryV1 {

    private final DataSource dataSource;

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

    public Member save(Member member) throws SQLException {
        String sql = "insert into member(member_id, money) values (?, ?)";

        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;

        try {
            con = getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setString(1, member.getMemberId());
            pstmt.setInt(2, member.getMoney());
            pstmt.executeUpdate();
            return member;
        } catch (SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw e;
        } finally {
            close(con, pstmt, null);
        }

    }

    public Member findById(String memberId) throws SQLException {
        String sql = "select * from member where member_id = ?";

        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;
        ResultSet rs = null;

        try {
            con = getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setString(1, memberId);

            rs = pstmt.executeQuery();
            if (rs.next()) {
                Member member = new Member();
                member.setMemberId(rs.getString("member_id"));
                member.setMoney(rs.getInt("money"));
                return member;
            } else {
                throw new NoSuchElementException("member not found memberId=" + memberId);
            }

        } catch (SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw e;
        } finally {
            close(con, pstmt, rs);
        }

    }


    public void update(String memberId, int money) throws SQLException {
        String sql = "update member set money=? where member_id=?";

        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;

        try {
            con = getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setInt(1, money);
            pstmt.setString(2, memberId);
            int resultSize = pstmt.executeUpdate();
            log.info("resultSize={}", resultSize);
        } catch (SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw e;
        } finally {
            close(con, pstmt, null);
        }

    }


    public void delete(String memberId) throws SQLException {
        String sql = "delete from member where member_id=?";

        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;

        try {
            con = getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(sql);
            pstmt.setString(1, memberId);
            pstmt.executeUpdate();
        } catch (SQLException e) {
            log.error("db error", e);
            throw e;
        } finally {
            close(con, pstmt, null);
        }

    }

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


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


}

Note. 스프링은 JDBC를 편리하게 다룰 수 있는 JdbcUtils라는 편의 메서드를 제공합니다. JdbcUtils를 사용하면 커넥션을 좀 더 편리하게 닫을 수 있습니다.

 

TEST 코드

package hello.jdbc.repository;

import com.zaxxer.hikari.HikariDataSource;
import hello.jdbc.domain.Member;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource;

import java.sql.SQLException;
import java.util.NoSuchElementException;

import static hello.jdbc.connection.ConnectionConst.*;
import static org.assertj.core.api.Assertions.assertThat;
import static org.assertj.core.api.Assertions.assertThatThrownBy;

@Slf4j
class MemberRepositoryV1Test {

    MemberRepositoryV1 repository;

    @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.setPoolName(PASSWORD);
        repository = new MemberRepositoryV1(dataSource);
    }

    @Test
    void crud() throws SQLException {
        //save
        Member member = new Member("memberV100", 10000);
        repository.save(member);

        //findById
        Member findMember = repository.findById(member.getMemberId());
        log.info("findMember={}", findMember);
        assertThat(findMember).isEqualTo(member);

        //update: money: 10000 -> 20000
        repository.update(member.getMemberId(), 20000);
        Member updatedMember = repository.findById(member.getMemberId());
        assertThat(updatedMember.getMoney()).isEqualTo(20000);

        //delete
        repository.delete(member.getMemberId());
        assertThatThrownBy(() -> repository.findById(member.getMemberId()))
                .isInstanceOf(NoSuchElementException.class);

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

  DriverManagerDataSource를 사용하면 conn0~5 번호를 통해 항상 새로운 커넥션이 생성되지만, 커넥션 풀 사용 시 conn0 커넥션이 재사용됩니다.

 

[참고 정보]

스프링 DB 1편 - 데이터 접근 핵심 원리

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