JPA, JDBCTemplate 등 자바 프로그램에서 DB에 연결하기 위해선 JDBC를 반드시 사용하게 된다.
아무리 JPA 같은 기술이 추상화를 잘해주어 편리하게 사용한다해도 기반이 되는 기술을 알아야 더 나은 코드와 프로그램을 만들 수 있다.
이번에는 **자바의 데이터베이스 연결을 책임지는 JDBC(Java DataBase Connectivity)**에 대해 알아보겠다.
1. JDBC란?
JDBC는 자바 애플리케이션과 DB를 연결하고 통신할 수 있도록 제공하는 API이다.
JDBC 덕분에 우리는 어떠한 DB Driver를 사용하더라도 JDBC만 사용해 DB와 통신할 수 있다.
일종의 애플리케이션과 DB 사이에서 연결을 추상화한 계층인 것이다.
JDBC는 Connection, Statement, ResultSet으로 구성되어 있다.
2. Connection
Oracle 공식문서에서는 Connection 객체를 다음과 같이 설명하고 있다.
"A connection (session) with a specific database. SQL statements are executed and results are returned within the context of a connection."
"특정 DB와의 연결(세션)이다. 연결 컨텍스트 내에서 SQL 문이 실행되고 결과가 반환된다."
결국, DB에 쿼리를 날리고 결과를 반환받기 위해선 이 Connection 객체가 최우선적으로 생성되어야 한다.
Connection이 제공하는 기능은 다음과 같다.
setAutoCommit(boolean): Auto Commit 모드 제어setTransactionIsolation(int): 트랜잭션 격리 레벨 설정setReadOnly(boolean): ReadOnly 설정ReadOnly를 true로 설정하면 Connection을 읽기 전용 모드로 설정하며
Driver에게 쿼리 힌트로 제공하게 되어 쿼리 실행을 최적화할 수 있다. 1
그렇다면 Connection 객체는 어떻게 생성할까?
생성하는 데에는 총 2가지 방법이 존재한다.
2-1. DriverManager
Legacy한 방법으로, DriverManager 객체를 사용하는 방법이 있다.
아래는 DriverManager를 이용해 Connection 객체를 생성하는 예시이다.
public Connection getConnection(String url, String username, String password) {
return DriverManager.getConnection(url, username, password);
}참고로 JDBC 4.0 이전에는 Class.forName 메서드를 통해 JDBC 드라이버를 직접 등록해줘야 했다.
하지만 이후부터 DriverManager가 주어진 url 값을 이용해 라이브러리에 등록된 Driver와 비교해 적절한 JDBC Driver를 찾아 제공한다.
하지만 DataSource의 등장으로 잘 사용되지 않는 방법이 되었다.
2-2. DataSource
DataSource는 DriverManager를 발전한 모델이다.
DB 연결 정보를 코드가 아닌 properties로 값을 주입할 수 있으며
Connection Pool, 분산 트랜잭션 기능을 지원한다.
public Connection getConnection(String url, String username, String password) {
return DataSourceBuilder.create()
.url(url)
.username(username)
.password(password)
.build();DataSource 구현체는 각 벤더가 제공하고 있다.
Connection Pool
DataSource의 장점 중 하나인, Connection Pool 에 대해 알아보고 내부 코드를 살펴보겠다.
(이 부분은 JDBC를 이해하는 데 반드시 필요한 부분은 아니다. 개인적인 지적 호기심으로 코드를 뜯어본 것이니 관심없으면 안봐도 좋다.)
Connection Pool은, 지정된 개수만큼 미리 Connection 객체들을 만들어놓고 해당 객체를 재사용하기 위해 만들어놓은 저장 공간을 의미한다.
Connection 객체를 재사용하는 이유는 Connection 객체를 생성하고 삭제하는 비용이 비싸기 때문이다.
기본적으로 DB와 TCP/IP를 통한 네트워크 통신이 이루어져야 하며, 쿼리가 모두 처리되면 해당 Connection 객체는 필요없어지기에 GC에 의해 처리되는데 이때도 GC 비용도 생각해야 한다.
때문에 이 값비싼 Connection 객체를 재사용하면 성능상 많은 이점을 얻을 수 있다.
H2에서 제공하는 JdbcConnectionPool을 직접 살펴보며 조금 더 이해해보겠습니다.
@Test
void testJdbcConnectionPool() throws SQLException {
JdbcConnectionPool jdbcConnectionPool = JdbcConnectionPool.create(H2_URL, USER, PASSWORD);
assertThat(jdbcConnectionPool.getActiveConnections()).isZero();
try (var connection = jdbcConnectionPool.getConnection()) {
assertThat(connection.isValid(1)).isTrue();
assertThat(jdbcConnectionPool.getActiveConnections()).isEqualTo(1);
}
assertThat(jdbcConnectionPool.getActiveConnections()).isZero();
jdbcConnectionPool.dispose();
}-
JdbcConnectionPool#create(String, String, String): 주어진 DB 연결 정보를 통해 DataSource 객체를 만들고 JdbcConnectionPool 객체를 초기화한다.
-
assertThat(jdbcConnectionPool.getActiveConnections()).isZero();: 초기 생성된 ConnectionPool은 Active 상태인 Connection이 0개다. -
jdbcConnectionPool.getConnection():JdbcConnectionPool객체 내부에 인스턴스 변수로AtomicInteger activeConnections를 가진다.
이 변수의 값을 1 증가하고,volatile int maxConnections값과 비교해 이하인 경우에 Connection 객체를 반환한다.
JDBCConnectionPool가 가지는maxConnections의 default 값은 10 이다.
Connection 객체를 반환할 때는 우선적으로Queue<PooledConnection> recycledConnections = new ConcurrentLinkedQueue()recycledConnections.poll()하고,
아무 값이 존재하지 않을 경우엔 DataSource에서 PooledConnection 객체를 만들어 반환한다.
해당 Connection이 close 되면recycledConnections에 Connection 객체를add()한다.
만약recycledConnections에 재사용할 Connection이 존재한다면 Connection을 재사용하다.
아래 사진을 통해 Queue<PooledConnection> recycledConnections에 Connection 객체가 존재하는 모습을 확인할 수 있다.
HikariCP
Spring Boot 2.0 부터 DataSource와 그에 상응하는 Connection Pool을 기본적으로 HikariCP 구현체를 사용한다.
HikariCP는 다른 DataSource 구현체들에 비해 매우 빠른 속도와 성능을 가지는 Connection Pool 구현체 중 하나다.
위 코드 상으로는 ConnectionPool을 직접 만들고, 그 안에서 DataSource 객체를 만들고, Connection 객체를 만들어 반환해주었습니다.
하지만 기본적으로 DB 연결 정보만 제공해서 DataSource 객체만 만들면 아래와 같이 HikariDataSource 객체가 만들어진다.
위 사진을 잘 보면, Connection Pool이 null로 초기화되어 있는데 이 객체가 바로 커넥션 풀 객체이다.
그리고 처음 getConnection()을 호출하면 아래 메서드를 통해 pool 이 초기화되고 해당 HikariPool 객체에서 getConnection() 메서드가 호출되어 최종적으로 Connection 객체가 반환되는 것이다.
실제로 디버깅을 통해 HikariPool 내에 존재하는 Pool에 등록된 Connection 객체와 반환된 Connection 객체가 동일한 객체임을 확인할 수 있다.
그런데 신기한 사실을 발견할 수 있었다. 테스트 메서드가 끝나기 전에, Connection 객체가 총 10개가 만들어지는 것을 확인할 수 있었다.
이를 이해하기 위해 조금 더 깊이 파보았지만 DataSourceConfig 객체에 선언된 maxPoolSize가 10으로 설정되어 있다는 정보 말고는 maxPoolSize 수 만큼 Connection 객체를 만들어 저장하는 부분을 찾지 못했다..
(이 부분 어디서 확인할 수 있는지 아시는 분은 댓글 남겨주시면 감사하겠습니다 😭)
결과적으로 Spring Boot를 사용해서 properties에 DB 연결 정보를 입력하면 HikariDataSource 구현체가 사용되고, 그에 따라 maxPoolSize 로 설정된 사이즈만큼 Connection Pool에 Connection 객체를 미리 만들어 놓은 다음 Connection 객체를 재사용하는 것까지 확인할 수 있었다.
2-4. 분산 트랜잭션
Connection Pool 처럼 DataSource 객체로 만들어진 Connection 객체는 분산 트랜잭션에 참여할 수 있다.
분산 트랜잭션은 MSA에서 사용되는 개념이므로 여기선 패스하겠다..!
3. Statements
Connection 객체를 통해 DB와 세션을 맺었으면, 이제 쿼리를 날릴 차례다
JDBC는 각 DB 종류에 상관없이 SQL 문을 작성할 수 있도록 Statement 인터페이스를 제공한다.
Statement에는 세 종류가 존재한다.
Statement: 순수 문자열로 이루어진 SQL 문이다. 파라미터가 존재하지 않는다.PreparedStatement: SQL 문에 파라미터가 존재할 때 사용한다.Statement객체를 상속한다.CallableStatement: 입력과 출력에 파라미터를 포함할 수 있는 스토어드 프로시저를 실행할 때 사용된다.PreparedStatement를 상속한다.
아래 사진은 Statement와 PreparedStatement를 사용하는 예시 코드이다.
(CallableStatment는 사용해본 적이 없고 잘 사용하지 않는 것 같아 제외했다.)
Statement 인터페이스에는 쿼리를 실행하는 메서드들이 아래와 같이 존재한다.
execute: 쿼리를 수행하고 그 결과가ResultSet이면 true를, 그렇지 않고 결과값이 없거나 update count 인 경우 false를 반환한다.executeQuery: 쿼리를 수행하고ResultSet객체를 반환한다.executeUpdate: 쿼리를 수행되고 쿼리가 적용된 Row 수를 반환한다.
4. ResultSet
지금까지 DB와 Connection을 맺고, 쿼리를 수행했으면, 쿼리의 결과를 가져올 차례다.
ResultSet는 DB에서 조회해온 결과(데이터)에 접근할 수 있도록 하는 객체이다.
ResultSet에는 커서 개념이 적용된다.
쿼리 결과를 조회해오면 처음 커서의 위치는 -1이다. 그리고 ResultSet#next() 메서드를 통해 다음 행에 접근할 수 있다.
접근할 행이 존재한다면 ResultSet#get???() 메서드를 통해 값을 가져올 수 있다.
만약 id 칼럼의 데이터를 가져오려면 resultSet.getLong(1);을 호출하거나 resultSet.getObject(1, Long.class);를 호출하면 됩니다.
이때 첫 번째 파라미터로 columnIndex 값이 들어가게 되는데 이 값은 SELECT 절에 있는 칼럼 순서를 나타낸다. 이때 주의할 점은 첫 번째 값이 0으로 시작하는 일반적인 index와 다르게 1부터 시작한다는 점이다.
직접 코드로 이해해보자.
5. Connection 부터 ResultSet 까지 직접 코드로 확인해보기
id, name 칼럼을 가지는 Member 테이블을 만들자.
그리고 Statement를 이용해 데이터를 조회하는 코드와 PreparedStatement를 통해 쿼리에 파라미터를 삽입하여 조회하는 상황을 코드로 작성하고 테스트로 검증해보겠다.
5-1. Statement를 이용해 결과 조회
값이 잘 들어가있는 것을 확인할 수 있다.
5-2. PreparedStatement를 이용해 결과 조회
이번엔 성이 '강' 씨인 member를 조회하는 코드를 작성해보겠습니다.
마치며
지금까지 JDBC를 이해하기 위해 Connection, DriverManager, DataSource, ConnectionPool, Statement, ResultSet에 대해 알아보다.
항상 JPA, Spring Data JPA를 사용하다가 JDBC를 직접 사용해보니, 쿼리를 실행하고 결과를 받아오기까지 많은 리소스가 들어가지만 DB 연결부터 쿼리 작성, 결과를 추출하기까지 직접 해보니 JPA가 데이터를 어떻게 가져올 지 그림이 그려지는 것 같다.
JDBC는 데이터 접근 기술의 가장 근본이며 기본이므로 헷갈릴 때마다 다시 보며 공부해야다.