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[15주차 1] JDBC, DataSource, HikariCP

woo/jdbc-datasource-hikaricp.md

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+# JDBC, DataSource, HikariCP
+## 개요
+---
+1. JDBC API
+2. DataSource
+3. HikariCP  
+   <br></br>
+## JDBC (Java Database Connectivity)
+---
+![jdbc.jpg](img/jdbc.jpg)
+JDBC는 Java Application과 DB 사이에 연결을 위한 표준 API이다. JDBC를 통해 개발자는 DB의 구체적인 종류와 관계 없이 일관된 접근 방식으로 DB에 접근할 수 있다.
+위 그림을 보면 알 수 있듯이 JDBC를 사용하기 위해서는 JDBC 구현체인 JDBC Driver가 필요하고 개발자는 Driver의 사용법은 알 필요 없이 JDBC를 사용해 DB에 접근하게 된다.
+<br></br>
+
+### (1) DriverManager
+```java
+private static Connection getConnection(String url, java.util.Properties info, Class<?> caller) throws SQLException {
+    ... 생략
+
+    for (DriverInfo aDriver : registeredDrivers) {
+        // If the caller does not have permission to load the driver then
+        // skip it.
+        if (isDriverAllowed(aDriver.driver, callerCL)) {
+            try {
+                println("    trying " + aDriver.driver.getClass().getName());
+                Connection con = aDriver.driver.connect(url, info);
+                if (con != null) {
+                    // Success!
+                    println("getConnection returning " + aDriver.driver.getClass().getName());
+                    return (con);
+                }
+            } catch (SQLException ex) {
+                if (reason == null) {
+                    reason = ex;
+                }
+            }
+
+        } else {
+            println("    skipping: " + aDriver.driver.getClass().getName());
+        }
+
+    }
+
+    ... 생략
+}
+```
+DriverManager는 JDBC Driver들을 관리할 수 있는 객체이고 DriverManager를 통해 DB Connection을 얻을 수 있다.
+위 메서드는 DriverManager 객체 내의 private static getConnection(...) 메서드로 public static getConnection(...)가 최종적으로 호출하게 되는 메서드이다.
+로직을 살펴보면 등록된 Driver들을 순회하며 connection을 맺어보고 가장 먼저 맺어진 Connection을 반환한다. (여러 Driver가 등록된 경우)  
+<br></br>
+
+```java
+public static void main(String[] args) throws SQLException {
+    String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/study_db";
+    String user = "root";
+    String password = "1234";
+
+    try (Connection connection = DriverManager.getConnection(url, user, password)) {
+
+        // 정적 SQL 실행을 위한 객체
+        Statement statement = connection.createStatement();
+
+        // 질의 결과 테이블 객체
+        // 실제 DB 질의도 ResultSet 객체가 하게 된다. (단순히 질의 결과를 가지는 객체가 아님)
+        ResultSet rs = statement.executeQuery("SELECT * FROM users");
+        while (rs.next()) {
+            System.out.println(rs.getString("name"));
+        }
+    }
+}
+```
+앞서 살펴봤듯이 DriverManager는 url, user, password값으로 DB Connection을 맺어주는 기능을 제공한다.
+하지만 위 코드를 보면 알 수 있듯이 DriverManager는 DB 연결을 Util 클래스에 가깝다.
+또한 매번 DB 접근을 위해 Connection을 맺고 끊어줘야 한다는 것도 DB 접근이 빈번한 Application 입장에서는 큰 낭비일 것이다.
+실제로 DriverManager.getConnection(url, user, password) 수행속도를 확인해보니 부분의 10회 평균이 0.25초였다.
+API 요청에서 DB 접근을 위한 Connection 생성에 0.25초를 소비한다면 그 API의 성능은.. 더 말하지 않아도 될 것 같다.   
+<br></br>
+
+### (2) DataSource
+```java
+public interface DataSource  extends CommonDataSource, Wrapper {
+
+  Connection getConnection() throws SQLException;
+
+  Connection getConnection(String username, String password)
+    throws SQLException;
+
+  ... 생략
+}
+```
+주석으로 DataSource 설명을 대신하자면 Datasource는 DB Connection을 생성하는 팩토리이다.
+DriverManager의 대안으로 탄생했고 DB Connection을 획득하기 위한 메서드들이 정의되어 있다.
+JDBC에서는 따로 구현체를 제공하지는 않는다. 때문에 개발자는 DataSource의 여러 구현체 중 원하는 걸 사용해 DB 접근 방식을 선택할 수 있다.   
+<br></br>
+
+## HikariCP
+---
+```text
+Spring Boot uses the following algorithm for choosing a specific implementation:
+
+1. We prefer HikariCP for its performance and concurrency. If HikariCP is available, we always choose it.
+2. Otherwise, if the Tomcat pooling DataSource is available, we use it.
+3. Otherwise, if Commons DBCP2 is available, we use it.
+4. If none of HikariCP, Tomcat, and DBCP2 are available and if Oracle UCP is available, we use it.
+
+(https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/html/data.html#data.sql.datasource)
+```
+HikariCP는 고성능 JDBC Connection Pool이자 Java 진영에서 DB Connection Pool을 사용할 때 가장 먼저 고려되는 library이다.
+위 글은 spring boot 공식 문서인데 Default DataSource로 사용하는 것이 HikariCP이다. 1번 글만 읽어봐도 HikariCP를 얼마나 신뢰하는 지를 알 수 있다.
+<br></br>
+
+
+```java
+public static void main(String[] args) throws SQLException {
+    HikariConfig config = new HikariConfig();
+    config.setJdbcUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/study_db");
+    config.setUsername("root");
+    config.setPassword("1234");
+
+    try (HikariDataSource ds = new HikariDataSource(config)) {
+        Connection connection = ds.getConnection();
+
+        // 정적 SQL 실행을 위한 객체
+        Statement statement = connection.createStatement();
+
+        // 질의 결과 테이블 객체
+        // 실제 DB 질의도 ResultSet 객체가 하게 된다. (단순히 질의 결과를 가지는 객체가 아님)
+        ResultSet rs = statement.executeQuery("SELECT * FROM users");
+        while (rs.next()) {
+            System.out.println(rs.getString("name"));
+        }
+
+    }
+}
+```
+먼저 HikariCP 사용 코드부터 살펴보자. 이름에서도 알 수 있듯이 HikariCP는 DataSource 구현체인 HikariDataSource를 제공한다.
+HikariDataSource는 DataSource의 구현체이지만 추가적으로 Closeable 인터페이스를 구현하고 있기도 하다. 때문에 위 코드처럼 try with resource 구문과 함께 사용할 수 있다.
+HikariCP는 스스로를 빠르다고 소개하는데 정말 빠른 걸까? 10번을 실행해봤을 때 Connection connection = ds.getConnection()의 수행 시간은 평균 1 MilliSecond이다.
+이는 DriverManager를 사용했을 때보다 250배 빨라진 수치이다. 어떻게 HikariCP는 DriverManager에 비해 250배 빠른 성능을 낼 수 있는 것일까?
+<br></br>
+
+### (1) Pooling 기법
+HikariCP의 CP는 Connection Pool의 약어이다. 말 그대로 Connection을 미리 생성해두고 Pool에 보관한 후 필요할 때 꺼내서 쓰는 방식이다.
+이러한 방식은 DriverManger를 활용해 필요시에 DB와 Connection을 생성하고 사용 후 Connection을 닫는 방식에 비해 성능과 자원 사용 측면에서 모두 효율적이다.
+<br></br>
+
+### (2) Delegates 최적화
+대다수의 사람들이 HikariCP가 고성능인 이유는 Pooling 기법에 있다고 생각할 것이고 이는 틀린 말은 아니다.
+하지만 다른 Connection Pool 기반의 DataSource와 비교했을 때에도 HikariCP가 뛰어나다는 건 다른 이유들도 분명 있다는 뜻일 것이다.
+[Down the Rabbit Hole](https://github.com/brettwooldridge/HikariCP/wiki/Down-the-Rabbit-Hole) 글에서는 HikariCP가 어떻게 고성능을 달성했는지 설명해주며
+Connection, Statement 등을 감싼 Delegates의 최적화가 큰 역할을 한다고 말한다. 간단한 예시로 ConnectionProxy는 ArrayList\<Statement> 객체를 가지고 있는데 Statement를 생성하고 ArrayList에 담은 후 사용 후에는 제거를 해주게 된다.
+이때 remove() 메서드는 Head to tail 순서로 원소를 찾는다. 하지만 대개 사용 직후 Statement가 제가된다는 것을 remove()를 Tail to head 순서로 구현한 FastList 자료 구조를 만들어 사용한다고 한다.
+이러한 최적화는 큰 성능 개선은 아니라 말하지만 이정도 수준을 시작으로 JIT 컴파일러를 잘 활용할 수 있도록 바이트코드 수준의 엔지니어링까지 적용되어 고성능을 달성했다고 설명해준다.
+<br></br>
+
+## 정리
+--- 
+Spring Data JPA나 Spring Data JDBC처럼 개발자가 편하게 사용할 수 있는 라이브러리로 개발을 하다 보니 DB Connection과 그 주변부에 대해 생각하지 않고 개발을 해왔다는 생각이 든다.
+게다가 회사 운영에서 DB Connection과 관련한 문제 상황을 겪어보지 못해 더 신경을 못썼던 것 같다.
+하지만 JDBC, DataSource, HikariCP라는 DB 접근의 기반 기술을 알아보고 나니 개발했던 API들의 동작을 좀 더 세밀하게 알게된 것 같아 좋았고, 무엇보다 문제가 생겼을 떄 해결 과정에서 큰 힘이되지 않을까 싶다.
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