[Spring] JDBC의 이해와 JDBC 관련 기술 (+ H2 Database 설치), 데이터베이스 연결

프로젝트 세팅

start.spring.io

 

build.gradle의 dependencies에 아래 내용 추가

//테스트에서 lombok 사용
testCompileOnly 'org.projectlombok:lombok'
testAnnotationProcessor 'org.projectlombok:lombok'

 

build.gradle

plugins {
	id 'java'
	id 'org.springframework.boot' version '3.2.1'
	id 'io.spring.dependency-management' version '1.1.4'
}

group = 'hello'
version = '0.0.1-SNAPSHOT'

java {
	sourceCompatibility = '17'
}

configurations {
	compileOnly {
		extendsFrom annotationProcessor
	}
}

repositories {
	mavenCentral()
}

dependencies {
	implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-jdbc'
	compileOnly 'org.projectlombok:lombok'
	runtimeOnly 'com.h2database:h2'
	annotationProcessor 'org.projectlombok:lombok'
	testImplementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-test'

	//테스트에서 lombok 사용
	testCompileOnly 'org.projectlombok:lombok'
	testAnnotationProcessor 'org.projectlombok:lombok'
}

tasks.named('test') {
	useJUnitPlatform()
}

 

 

Gradle Reload

 

 

Gradle Reload 후 어플리케이션 실행하면 아래와 같이 나온다.

 

위에 표시한 로그가 찍혀야 정상적으로 작동하는 것.

 

 

H2 데이터베이스 설정

H2 데이터베이스는 개발이나 테스트 용도로 사용하기 좋은 가볍고 편리한 DB이다.

그리고 SQL을 실행할 수 있는 웹 화면을 제공한다.

 

Archive Downloads (h2database.com)

Archive Downloads

 

H2 Database download Archive

이 화면에서 버전에 맞는 것을 다운로드 한다.

 

스프링부트 2 점대 버전이면 1.4.200 버전을 다운로드

스프링부트 3 점대 버전이면 2.1.214 버전 이상을 사용해야 한다.

 

(필자는 JDK 버전이 17 이라서, 어쩔 수 없이 스프링부트 3 점대 버전 사용)

 

실행

 

검색된 H2 Console을 실행하면 

 

 

H2 Console 창을 실행한 모습

이와 같이 실행된다.

 

새로운 DB 생성을 하려면?

https://drcode-devblog.tistory.com/417

[Trouble Shooting / H2 Database] IO Exception: "C:/Program Files (x86)/H2/bin/studyJpa.mv.db" [90028-214]

위의 포스팅과

https://drcode-devblog.tistory.com/422

[H2 Database / Database] 새로운 Repository 생성 후 귀찮아서 비밀번호 없애고 싶을 때

위의 포스팅을 참고하자.

 

테이블 생성하기

테이블 관리를 위해 프로젝트 루트에 sql/schema.sql 파일을 생성하자.

 

sql/schema.sql

 

 drop table member if exists cascade;
 create table member (
    member_id varchar(10),
    money integer not null default 0,
 	primary key (member_id)
 );

 

 

쿼리 실행 전

 

테이블 생성 후

 

다음 쿼리를 실행한다.

 

insert into member(member_id, money) values ('hi1',10000);
insert into member(member_id, money) values ('hi2',20000);

insert

 

다음 쿼리를 실행해서 저장한 데이터가 잘 나오는지 결과를 확인하자.

select * from member;

SELECT

 

JDBC의 이해

JDBC 등장 이유

애플리케이션을 개발할 때 중요한 데이터는 대부분 데이터베이스에 보관한다.

 

클라이언트, 애플리케이션 서버, DB

클라이언트-서버 통신 구조

클라이언트가 애플리케이션 서버를 통해 데이터를 저장하거나 조회하면,

애플리케이션 서버는 다음 과정을 통해서 데이 터베이스를 사용한다

 

애플리케이션 서버와 DB - 일반적인 사용법

애플리케이션 서버 - DB 간 통신

1. 커넥션 연결 : 주로 TCP/IP를 사용해서 커넥션을 연결한다.

2. SQL 전달 : 애플리케이션 서버는 DB가 이해할 수 있는 SQL을 연결된 커넥션을 통해 DB에 전달한다.

3. 결과 응답 : DB는 전달된 SQL을 수행하고 그 결과를 응답한다. 애플리케이션 서버는 응답 결과를 활용한다.

 

애플리케이션 서버와 DB - DB 변경

애플리케이션 서버 - DBMS가 오라클일 때

문제는 각각의 데이터베이스마다 커넥션을 연결하는 방법, SQL을 전달하는 방법,

그리고 결과를 응답 받는 방법이 모 두 다르다는 점이다.

참고로 관계형 데이터베이스는 수십개가 있다.

 

여기에는 2가지 큰 문제가 있다.

1. 데이터베이스를 다른 종류의 데이터베이스로 변경하면

    애플리케이션 서버에 개발된 데이터베이스 사용 코드도 함 께 변경해야 한다.

2. 개발자가 각각의 데이터베이스마다 커넥션 연결, SQL 전달,

    그리고 그 결과를 응답 받는 방법을 새로 학습해야 한다.

 

이런 문제를 해결하기 위해 JDBC 라는 자바 표준이 등장한다.

 

JDBC 표준 인터페이스

JDBC(Java Database Connectivity)는 자바에서 데이터베이스에 접속할 수 있도록 하는 자바 API다.

JDBC 는 데이터베이스에서 자료를 쿼리하거나 업데이트하는 방법을 제공한다

 

JDBC 표준 인터페이스

JDBC 표준 인터페이스

대표적으로 다음 3가지 기능을 표준 인터페이스로 정의해서 제공한다.

1) java.sql.Connection - 연결

2) java.sql.Statement   - SQL을 담은 내용

3) java.sql.ResultSet    - SQL 요청 응답

 

자바는 이렇게 표준 인터페이스를 정의해두었다.

이제부터 개발자는 이 표준 인터페이스만 사용해서 개발하면 된다.

 

그런데 인터페이스만 있다고해서 기능이 동작하지는 않는다.

이 JDBC 인터페이스를 각각의 DB 벤더(회사)에서 자신 의 DB에 맞도록 구현해서 라이브러리로 제공하는데,

이것을 JDBC 드라이버라 한다.

 

예를 들어서

MySQL DB에 접근 할 수 있는 것은 MySQL JDBC 드라이버라 하고,

Oracle DB에 접근할 수 있는 것은 Oracle JDBC 드라이버라 한다.

 

MySQL 드라이버 사용

MySQL 드라이버 사용

Oracle 드라이버 사용

Oracle 드라이버 사용

 

정리

JDBC 등장으로 2가지 문제가 해결됐다.

1) 데이터베이스를 다른 종류의 데이터베이스로 변경하면

    애플리케이션 서버의 데이터베이스 사용 코드도 함께 변경해야 하는 문제

→ 애플리케이션 로직은 이제 JDBC 표준 인터페이스에만 의존한다.

    따라서 데이터베이스를 다른 종류의 데이터베이스로 변경하고 싶으면 JDBC 구현 라이브러리만 변경하면 된다.

    따라서 다른 종류의 데이터베이스로 변경해도 애플리케이션 서버의 사용 코드를 그대로 유지할 수 있다.

2) 개발자가 각각의 데이터베이스마다 커넥션 연결, SQL 전달,

    그리고 그 결과를 응답 받는 방법을 새로 학습해야 하는 문제

→ 개발자는 JDBC 표준 인터페이스 사용법만 학습하면 된다.

     한번 배워두면 수십개의 데이터베이스에 모두 동일하게 적용할 수 있다.

 

참고 - 표준화의 한계

JDBC의 등장으로 많은 것이 편리해졌지만, 각각의 데이터베이스마다 SQL, 데이터타입 등의 일부 사용법이 다르다.

ANSI SQL이라는 표준이 있기는 하지만 일반적인 부분만 공통화했기 때문에 한계가 있다.

대표적으로 실무에서 기본으로 사용하는 페이징 SQL은 각각의 데이터베이스마다 사용법이 다르다.

결국 데이터베이스를 변경하면 JDBC 코드는 변경하지 않아도 되지만 SQL은 해당 데이터베이스에 맞도록 변경해야한다.

 

참고로 JPA(Java Persistence API)를 사용하면

이렇게 각각의 데이터베이스마다 다른 SQL을 정의해야 하는 문제도 많은 부분 해결할 수 있다

 

JDBC와 최신 데이터 접근 기술

JDBC는 1997년에 출시될 정도로 오래된 기술이고, 사용하는 방법도 복잡하다.

그래서 최근에는 JDBC를 직접 사용하 기 보다는 JDBC를 편리하게 사용하는 다양한 기술이 존재한다.

대표적으로 SQL Mapper와 ORM 기술로 나눌 수 있다.

 

JDBC 직접 사용

JDBC 직접 사용

 

SQL Mapper

SQL Mapper

SQL Mapper

 - 장점 : JDBC 를 편리하게 사용하도록 도와준다.

             SQL 응답 결과를 객체로 편리하게 변환해준다.

             JDBC의 반복 코드를 제거해준다.

 - 단점 : 개발자가 SQL을 직접 작성해야한다.

 - 대표 기술 : 스프링 Jdbc Template, MyBatis

 

ORM 기술

ORM 기술

ORM 기술

 - ORM은 객체를 관계형 데이터베이스 테이블과 매핑해주는 기술이다.

   이 기술 덕분에 개발자는 반복적인 SQL을 직접 작성하지 않고,

   ORM 기술이 개발자 대신에 SQL을 동적으로 만들어 실행해준다,.

   추가로 각각의 데이터베이스마다 다른 SQL을 사용하는 문제도 중간에서 해결해준다.

 - 대표 기술 : JPA, 하이버네이트, 이클립스 링크

 - JPA는 자바 진영의 ORM 표준 인터페이스이고,

   이것을 구현한 것으로 하이버네이트와 이클립스 링크 등의 구현 기술이 있다.

 

SQL Mapper vs ORM 기술

SQL Mapper와 ORM 기술 둘다 각각 장단점이 있다.

쉽게 설명하자면 SQL Mapper는 SQL만 직접 작성하면 나머지 번거로운 일은 SQL Mapper가 대신 해결해준다.

SQL Mapper는 SQL만 작성할 줄 알면 금방 배워서 사용할 수 있다.

ORM기술은 SQL 자체를 작성하지 않아도 되어서 개발 생산성이 매우 높아진다.

편리한 반면에 쉬운 기술은 아니므로 실무에서 사용하려면 깊이있게 학습해야 한다.

 

※ 중요

이런 기술들도 내부에서는 모두 JDBC를 사용한다.

따라서 JDBC를 직접 사용하지는 않더라도, JDBC가 어떻게 동작하는지 기본 원리를 알아두어야 한다.

그래야 해당 기술들을 더 깊이있게 이해할 수 있고,

무엇보다 문제가 발 생했을 때 근본적인 문제를 찾아서 해결할 수 있다

JDBC는 자바 개발자라면 꼭 알아두어야 하는 필수 기본 기술이다

 

데이터베이스 연결

애플리케이션과 데이터베이스를 연결해보자.

 

※ H2 데이터베이스 서버를 반드시 먼저 실행해둬야 한다.

 

ConnectionConst

package hello.jdbc.connection;

public abstract class ConnectionConst {
    public static final String URL = "jdbc:h2:tcp://localhost/~/dbAccess";
    public static final String USERNAME = "sa";
    public static final String PASSWORD = "";
}

 

데이터베이스에 접속하는데 필요한 기본 정보를 편리하게 사용할 수 있도록 상수로 만들었다.

 

이제 JDBC를 사용해서 실제 데이터베이스에 연결하는 코드를 작성해보자.

 

DBConnectionUtil

package hello.jdbc.connection;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.sql.*;
import static hello.jdbc.connection.ConnectionConst.*;

@Slf4j
public class DBConnectionUtil {

    public static Connection getConnection() {
        try {
            Connection connection = DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD);
            log.info("get connection={}, class={}", connection, connection.getClass());
            return connection;
        } catch (SQLException e) {
            throw new IllegalArgumentException(e);
        }
    }
}

데이터베이스에 연결하려면 JDBC가 제공하는  DriverManager.getConnection(..) 를 사용하면 된다.

이렇게 하면 라이브러리에 있는 데이터베이스 드라이버를 찾아서 해당 드라이버가 제공하는 커넥션을 반환해준다.

여기서는 H2 데이터베이스 드라이버가 작동해서 실제 데이터베이스와 커넥션을 맺고 그 결과를 반환해준다.

 

간단한 학습용 테스트 코드를 만들어서 실행해보자.

 

DBConnectionUtilTest

package hello.jdbc.connection;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;

import java.sql.Connection;

import static org.assertj.core.api.Assertions.assertThat;

@Slf4j
public class DBConnectionUtilTest {
    @Test
    void connection() {
        Connection connection = DBConnectionUtil.getConnection();
        assertThat(connection).isNotNull();
    }
}

 

실행 결과

 

주의!

실행전에 H2 데이터베이스 서버를 실행해두어야 한다. ( h2.sh, h2.bat)

 

DBConnectionUtil -- get connection=conn0: url=jdbc:h2:tcp://localhost/~/dbAccess user=SA, class=class org.h2.jdbc.JdbcConnection

 

실행 결과를 보면 class=class org.h2.jdbc.JdbcConnection 부분을 확인할 수 있다.

이것이 바로 H2 데이터베이스 드라이버가 제공하는 H2 전용 커넥션이다.

물론 이 커넥션은 JDBC 표준 커넥션 인터페이스인 java.sql.Connection 인터페이스를 구현하고 있다.

 

참고 - 오류

다음과 같은 오류가 발생하면 H2 데이터베이스가 실행되지 않았거나, 설정에 오류가 있는 것이다.

H2 데이터베이스 설정 부분을 다시 확인하자

Connection is broken: "java.net.ConnectException: Connection refused (Connection refused): localhost" [90067-200]

 

JDBC DriverManager 연결 이해

지금까지 코드로 확인해본 과정을 좀 더 자세히 알아보자.

 

JDBC 커넥션 인터페이스와 구현

JDBC 커넥션 인터페이스와 구현

JDBC는 java.sql.Connection 표준 커넥션 인터페이스를 정의한다.

H2 데이터베이스 드라이버는 JDBC Conneciton 인터페이스를 구현한 org.h2.JdbcConnection 구현체를 제공한다.

 

DriverManager 커넥션 요청 흐름

DriverManager 커넥션 요청 흐름

JDBC가 제공하는 DriverManager는 라이브러리에 등록된 DB 드라이버들을 관리하고,

커넥션을 획득하는 기능을 제공한다

1) 애플맄이션 로직에서 커넥션이 필요하면 DriverManager..getConnection() 을 호출한다.

2) DriverManager는 라이브러리에 등록된 드라이버 목로을 자동으로 인식한다.

    이 드라이버들에게 순서대로 다음 정보를 넘겨서 커넥션을 획득할 수 있는지 확인한다.

   - URL : 예) jdbcLh2:tcp://localhost/~/test

   - 이름, 비밀번호 등 접속에 필요한 추가 정보

   - 여기서 각각의 드라이버는 URL 정보를 체크해서 본인이 처리할 수 있는 요청인지 확인한다.

     예를 들어서 URL이 jdbc:h2로 시작하면 이것은 h2 데이터베이스에 접근하기 위한 규칙이다.

     따라서 H2 드라이버는 본인이 처리할 수 있으므로 실제 데이터베이스에 연결해서 커넥션을 획득하고

     이 커넥션을 클라이언트에 반환한다. 반면에 URL이 jdbc:h2 로 시작했는데 MySQL 드라이버가 먼저 실행되면

     이 경우 본인이 처리할 수 없다는 결과를 반환하게 되고, 다음 드라이버에게 순서가 넘어간다.

3) 이렇게 찾은 커넥션 구현체가 클라이언트에 반환된다.

 

우리는 H2 데이터베이스 드라이버만 라이브러리에 등록했기 때문에 H2 드라이버가 제공하는 H2 커넥션을 제공받는다.

물론 이 H2 커넥션은 JDBC가 제공하는 java.sql.Connection 인터페이스를 구현하고 있다

 

H2 데이터베이스 드라이버 라이브러리

 runtimeOnly 'com.h2database:h2' //h2-x.x.xxx.jar