[DB] JDBC 이해

JDBC 등장

애플리케이션 서버와 DB는 일반적으로 다음과 같은 로직을 통해 동작합니다.

커넥션 연결 : 애플리케이션 서버와 데이터 서버는 TCP/IP를 사용해서 커넥션을 연결합니다.
SQL 전달 : 애플리케이션 서버는 연결된 커넥션을 통해 SQL을 DB에게 전달합니다.
결과 응답 : DB는 전달받은 SQL을 수행하여 얻은 결과를 응답합니다. 애플리케이션 서버는 응답 결과를 활용합니다.

문제점: DB의 변경

만약, MySQL DB를 사용하고 있다가 Oracle DB로 변경해야 한다면 어떻게 될까요?

각각의 데이터베이스마다 커넥션을 연결하는 방법, SQL을 전달하는 방법, 결과를 응답하는 방법이 모두 다릅니다. 그리고 관계형 데이터베이스의 종류는 수십개입니다.

쓰던 DB를 다른 DB로 바꿈으로써 생기는 문제점은 다음과 같습니다.

변경할 떄마다 변경할 데이터베이스의 사용법을 새로 학습해야 한다.
이미 작성된 코드를 모두 변경해야 한다.

이런 문제를 해결하기 위해 JDBC라는 자바 표준이 등장했습니다.

해결책: JDBC(Java Database Connectivity)

JDBC는 자바에서 데이터베이스에 접근할 수 있도록 하는 자바 API입니다.

JDBC 표준 인터페이스

자바는 JDBC 표준 인터페이스를 정의해두었습니다. 개발자는 이 표준 인터페이스만을 사용하여 코드를 작성하면 됩니다.
해당 인터페이스에는 다음 3가지 기능을 정의해두었습니다.
- java.sql.Connection(커넥션 연결)
- java.sql.Statement(SQL 전달)
- java.sql.ResultSet(결과 응답)
각각의 DB 벤더(회사)들은 표준 인터페이스에 맞춰 자신의 DB에 맞는 라이브러리를 제공합니다. 이것을 JDBC 드라이버라고 합니다.
예) MySQL JDBC 드라이버: MySQL DB에 접근, Oracle JDBC 드라이버: Oracle DB에 접근

동작 방식

MySQL 드라이버 사용

Oracle 드라이버 사용

참고 표준화의 한계
JDBC를 사용함으로써 데이터베이스 변경에는 용이해졌지만, 각각의 데이터베이스마다 일부 사용법은 다릅니다. (ex) SQL, 데이터타입 등) ANSI SQL 이라는 표준이 있긴 하지만 일반적인 부분만 공통화했기 때문에 한계가 있습니다. 대표적으로 실무에서 기본으로 사용하는 페이징 SQL은 각각의 데이터베이스마다 사용법이 다릅니다.
결국, 데이터베이스를 변경하면 JDBC 코드는 변경하지 않아도 되지만 SQL은 해당 데이터베이스에 맞도록 변경해야 합니다.
하지만 참고로 JPA(Java Persistence API)를 사용하면 각각의 데이터베이스마다 다른 SQL을 사용해야 하는 상당수의 문제를 해결할 수 있습니다.

정리

JDBC를 사용하면 각각의 다른 종류의 DB에 직접 의존하는 것이 아니라 JDBC 표준 인터페이스에만 의존하므로 변경에 용이하다.

JDBC와 최근 데이터 접근 기술

JDBC는 1997년에 출시된 오래된 기술입니다. 따라서 사용하는 방법이 복잡합니다.

그래서 최근에는 JDBC를 직접 사용하기 보단, JDBC를 편리하게 사용하는 다양한 기술을 함께 사용합니다.

대표적으로 SQL Mapper(JdbcTemplate, MyBatis)와 ORM(JPA) 기술로 나눌 수 있습니다.

JDBC 단독 사용

SQL Mapper

장점
- JDBC를 편리하게 사용하도록 도와줍니다.
- SQL 응답 결과를 객체로 반환해주기 때문에 편리합니다.
- JDBC의 반복 코드를 제거해줍니다.
단점 : SQL을 직접 작성해야 합니다.
대표 기술 : 스프링 JdbcTemplate, MyBatis

ORM(Object Relational Mapping(객체-관계-매핑))

ORM은 객체를 관계형 데이터베이스 테이블과 매핑하는 기술입니다. 이 기술 덕분에 개발자가 반복적인 SQL을 직접 작성하지 않고, ORM 기술이 개발자를 대신해 SQL을 동적으로 만들어 실행합니다. 각각의 데이터베이스마다 다른 SQL을 사용해야 하는 문제를 중간에서 해결해줍니다.
대표 기술 : JPA, 하이버네이트, 이클립스링크
- JPA가 자바의 ORM 표준 인터페이스이고, 이것을 구현한 구현체로 하이버네이트와 이클립스 링크 등이 있습니다.

💡중요 이런 기술들도 내부에서는 JDBC를 사용합니다.
따라서, JDBC를 직접 사용하지는 않더라도 JDBC가 어떻게 동작하는지 기본 원리를 알아두어야 합니다. 그래야 해당 기술을 깊이 있게 이해할 수 있고, 무엇보다 문제가 밸생했을 때 근본적인 문제를 찾아 해결할 수 있습니다.
JDBC는 자바 개발자라면 꼭 알아두어야 하는 필수 기본 기술입니다.

구현

참고 현재 예제에선 H2 데이터베이스를 사용합니다.

ConnectionConst

데이터베이스 접속에 필요한 정보를 편리하게 사용하기 위해 상수로 만들었습니다.

package hello.jdbc.connection;

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

DBConnectionUtil

ConnectionCost의 속성 정보를 사용하여 DriverManager에서 커넥션을 획득하는 클래스입니다.

package hello.jdbc.connection;

...

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 IllegalStateException(e);
        }
    }
}

Member

회원 ID와 회원이 소지한 금액을 표현하는 단순한 클래스입니다.
Member 테이블에 데이터를 저장하고 조회할 때 사용됩니다.

package hello.jdbc.domain;

import lombok.Data;

@Data
public class Member {
    
    private String memberId;
    private int money;
    
    public Member() {
    }
    
    public Member(String memberId, int money) {
        this.memberId = memberId;
        this.money = money;
    }
}

MemberRepository - 회원 등록

package hello.jdbc.repository;

...

@Slf4j
public class MemberRepositoryV0 {

    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);
        }
    }

    private void close(Connection con, Statement stmt, ResultSet rs) {
        if(rs != null) {
            try {
                rs.close();
            } catch (SQLException e) {
                log.info("error", e);
            }
        }
        
        if(stmt != null) {
            try {
                stmt.close();
            } catch (SQLException e) {
                log.info("error", e);
            }
        }
        
        if(con != null) {
            try {
                con.close();
            } catch (SQLException e) {
                log.info("error", e);
            }
        }
    }
    
    private Connection getConnection() {
        return DBConnectionUtil.getConnection();
    }
}

커넥션 획득

private Connection getConnection() {
    return DBConnectionUtil.getConnection();
}

데이터베이스에 연결하려면 JDBC가 제공하는 DriverManager.getConnection()을 사용하면 됩니다.
해당 코드는 라이브러리에 있는 데이터베이스 드라이버를 찾아 해당 드라이버가 제공하는 커넥션을 반환합니다.
여기선 H2 데이터베이스 드라이버가 작동하고, 실제 데이터베이스와 커넥션을 맺고 그 결과를 반환해줍니다.

애플리케이션 로직에서 커넥션이 필요하면 DriverManager.getConnection()을 호출한다.
DriverManager는 라이브러리에 등록된 드라이버 목록을 자동으로 인식한다. 이 드라이버들에게 순서대로 다음 정보를 넘겨 커넥션을 획득할 수 있는지 확인한다.
- URL: 예) jdbc:h2:tcp://localhost/~/test
- 이름, 비밀번호 등 접속에 필요한 추가 정보
여기서 각각의 드라이버들은 URL 정보를 체크해서 본인이 처리할 수 있는 요청인지 확인한다. 예를 들어, URL이 jdbc:h2로 시작하면 이것은 h2 데이터베이스에 접근하기 위한 규칙이므로 H2 드라이버는 실제 데이터베이스에 연결한 후 커넥션을 획득해 이 커넥션을 클라이언트에게 반환한다. 반면, URL이 jdbc:h2로 시작하는데 MySQL 드라이버가 실해되면 MySQL 드라이버는 본인이 처리할 수 없다는 결과를 반환하고 다음 드라이버에게 순서가 넘어간다.
획득한 커넥션 구현체가 클라이언트에게 반환된다.

H2 데이터베이스 드라이버 라이브러리

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

쿼리 실행

int executeUpdate() throws SQLException;

커넥션을 획득하고, 데이터베이스에 전달할 SQL을 정의한 다음 pstmt.setString, pstmt.setInt를 통해 파라미터를 지정한 후, executeUpdate()를 통해 준비된 SQL을 실제 데이터베이스에 전달합니다.
executeUpdate()는 int를 반환하는데, 영향을 받은 DB row 수를 반환합니다. 현재 하나의 row를 등록했으므로 1을 반환합니다.

자원 해제

close(con, pstmt, null);

쿼리를 실행한 후에는 자원을 반드시 해제해야 합니다.
현재 Connection과 PreparedStatement를 사용했는데, 리소스를 정리할 때는 항상 사용한 순서의 역순으로 해제해야 합니다. (커넥션을 획득한 후 커넥션을 통해 PreparedStatement를 만들었기 때문에, PreparedStatement를 해제하고 Connection을 해제해야 합니다.)
여기서 사용하지 않은 ResultSet은 결과를 조회할 때 사용합니다.

✅ 주의 자원 해제는 반드시 진행해야 합니다.
따라서, 예외가 발생해도 항상 수행되어야 하므로 finally 구문에 작성해야 합니다.
만약 해제를 하지 않으면 커넥션이 끊어지지 않고 계속 유지가 되는데, 이것을 리소스 누수라고 합니다. 이것은 결과적으로 커넥션 부족으로 장애가 발생할 수 있습니다.
try-with-resources 방식을 사용하는 것을 권장합니다.

참고 PreparedStatement
PreparedStatement는 Statement의 자식 타입입니다. Statement와 차이점은 ? 을 통한 파라미터 바인딩을 가능하게 해줍니다. SQL Injection 공격을 예방하려면 PreparedStatement 를 통한 파라미터 바인딩 방식을 사용해야 합니다.
추가 설명 : https://wngml56.tistory.com/268

MemberRepositoryTest - 회원 등록 실행

package hello.jdbc.repository;

...

public class MemberRepositoryV0Test {

    MemberRepositoryV0 repository = new MemberRepositoryV0();

    @Test
    void crud() throws SQLException {
        //save
        Member member = new Member("memberV0", 10000);
        repository.save(member);
    }
}

실행 결과

MemberRepository - 회원 조회

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);
    }
}

쿼리 실행

ResultSet executeQuery() throws SQLException;

등록 시 사용했던 executeQuery()는 데이터를 변경할 때 사용합니다. 데이터를 조회할 때는 executeQuery()를 사용합니다.
executeQuery()는 결과를 ResultSet에 담아 반환합니다.

ResultSet

ResultSet은 다음과 같이 생긴 데이터 구조입니다.
보통 Select 쿼리의 결과가 순서대로 들어갑니다.
- 예를 들어, Select member_id, money라고 지정하면 member_id, money 라는 이름으로 데이터가 저장됩니다.
내부에 있는 커서(cursor)를 이동해서 다음 데이터를 조회할 수 있습니다.
rs.next() : 커서가 다음으로 이동합니다. 최초의 커서는 데이터를 가르키고 있지 않기 때문에 rs.next()를 한번은 호출해야 데이터를 조회할 수 있습니다.
- rs.next()의 결과가 true라면 커서 이동 결과, 데이터가 있다는 뜻입니다.
- rs.next()의 결과가 false라면 커서 이동 결과, 더이상 커서가 가리키는 곳에 데이터가 없다는 뜻입니다.
rs.getString("member_id") : 현재 커서가 가리키고 있는 위치의 member_id 이름에 해당하는 데이터를 String 타입으로 반환합니다.
rs.getInt("money") : 현재 커서가 가리키고 있는 위치의 money 이름에 해당하는 데이터를 Int 타입으로 반환합니다.

MemberRepositoryTest - 조회 실행

package hello.jdbc.repository;

...

@Slf4j
public class MemberRepositoryV0Test {

    MemberRepositoryV0 repository = new MemberRepositoryV0();

    @Test
    void crud() throws SQLException {
        //save
        Member member = new Member("memberV0", 10000);
        repository.save(member);

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

실행 결과

MemberRepositoryV0Test - findMember=Member(memberId=memberV0, money=10000)

MemberRepository - 회원 수정

수정과 삭제는 등록과 비슷합니다. 등록, 수정, 삭제와 같이 데이터를 변경하는 쿼리는 executeUpdate()를 사용합니다.

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);
    }
}

MemberRepositoryTest - 회원 수정 실행

회원 데이터의 money를 10000 → 20000으로 수정하고, DB에서 다시 조회해서 20000으로 변경되었는지 검증합니다.

@Test
void crud() throws SQLException {
    //save
    Member member = new Member("memberV0", 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);
}

MemberRepository - 회원 삭제

쿼리만 변경되고 내용은 거의 같습니다.

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);
    }
}

MemberRepositoryTest - 회원 삭제 실행

회원을 삭제한 후 findById()를 사용하여 조회합니다.
회원이 없기 때문에 NoSuchElementException이 발생합니다.

@Test
void crud() throws SQLException {
    //save
    Member member = new Member("memberV0", 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);
}

참고 이렇게 코드를 작성하는 방법은 좋지 않습니다.
만약, 중간에 예외가 발생하면 중간에서 실행이 멈추기 때문에 마지막 로직인 삭제를 기대했는데 에외가 발생해 기대했던 결과가 실행되지 않을 수 있습니다. 따라서 이를 무시한 채 회원을 등록하는 로직을 수행하면 오류가 발생할 수 있습니다.
트랜잭션을 사용하면 이 문제를 깔끔하게 해결할 수 있습니다. 관련 글은 다음 포스트에서 이어집니다.

출처

https://www.inflearn.com/course/%EC%8A%A4%ED%94%84%EB%A7%81-db-1/dashboard

스프링 DB 1편 - 데이터 접근 핵심 원리 - 인프런 | 강의

백엔드 개발에 필요한 DB 데이터 접근 기술을 기초부터 이해하고, 완성할 수 있습니다. 스프링 DB 접근 기술의 원리와 구조를 이해하고, 더 깊이있는 백엔드 개발자로 성장할 수 있습니다., 백엔

www.inflearn.com

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[DB] JDBC 이해

JDBC 등장

문제점: DB의 변경

해결책: JDBC(Java Database Connectivity)

JDBC 표준 인터페이스

동작 방식

MySQL 드라이버 사용

Oracle 드라이버 사용

정리

JDBC와 최근 데이터 접근 기술

JDBC 단독 사용

SQL Mapper

ORM(Object Relational Mapping(객체-관계-매핑))

구현

ConnectionConst

DBConnectionUtil

Member

MemberRepository - 회원 등록

커넥션 획득

쿼리 실행

자원 해제

MemberRepositoryTest - 회원 등록 실행

실행 결과

MemberRepository - 회원 조회

쿼리 실행

ResultSet

MemberRepositoryTest - 조회 실행

MemberRepository - 회원 수정

MemberRepositoryTest - 회원 수정 실행

MemberRepository - 회원 삭제

MemberRepositoryTest - 회원 삭제 실행

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정리

JDBC와 최근 데이터 접근 기술

JDBC 단독 사용

SQL Mapper

ORM(Object Relational Mapping(객체-관계-매핑))

구현

ConnectionConst

DBConnectionUtil

Member

MemberRepository - 회원 등록

커넥션 획득

쿼리 실행

자원 해제

MemberRepositoryTest - 회원 등록 실행

실행 결과

MemberRepository - 회원 조회

쿼리 실행

ResultSet

MemberRepositoryTest - 조회 실행

MemberRepository - 회원 수정

MemberRepositoryTest - 회원 수정 실행

MemberRepository - 회원 삭제

MemberRepositoryTest - 회원 삭제 실행

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