💡 프록시 패턴은 특정 객체로의 접근을 제어하는 대리인(특정 객체를 대변하는 객체, 즉 프록시)을 제공한다.
이를 통해 클라이언트의 접근을 제어할 수 있으며, 접근을 관리하는 방법에는 여러가지가 존재한다.
-
Subject인터페이스 -
RealSubject클래스- 진짜 작업을 대부분 처리하는 서비스 객체
-
Proxy클래스- 서비스 객체의 대변인 역할을 하면서 이 객체로의 접근을 제어한다.
- 서비스 객체의 레퍼런스가 들어있어, 클라이언트가 서비스가 필요하다면 이 레퍼런스를 사용해서 서비스 객체에 요청을 전달한다.
- Proxy에서 RealSubject의 인스턴스를 생성하거나, 그 객체의 생성 과정에 관여하는 경우가 많다.
💡 프록시 패턴에는 다양한 변종들이 존재하는데,
모든 변종의 공통점은 클라이언트가 실제 객체의 메소드를 호출하면 그 호출을 프록시가 중간에 가로챈다는 점이다.
원격 프록시(Remote Proxy)
: 원격 객체로의 접근을 제어 (클라이언트와 원격 객체 사이의 데이터 전달을 관리)
가상 프록시(Virtual Proxy)
: 생성하기 힘든 자원, 즉 인스턴스를 만드는 데 많은 비용이 드는 객체로의 접근을 제어
보호 프록시(Protection Proxy)
: 접근 권한이 필요한 자원으로의 접근을 제어 (호출하는 쪽의 권한에 따라서 객Ω체에 있는 메서드로의 접근을 제어)
방화벽 프록시(Firewall Proxy)
: 일련의 네트워크 자원으로의 접근을 제어 → 주제를 ‘나쁜’ 클라이언트로부터 보호해줌
스마트 레퍼런스 프록시(Smart Reference Proxy) : 주제가 참조될 때마다 추가 행동을 제공
캐싱 프록시(Caching Proxy)
(1) 비용이 많이 드는 작업의 결과를 임시로 저장해줌, (2) 여러 클라이언트에서 결과를 공유하게 해줌
→ 계산 시간과 네트워크 지연을 줄여주는 효과가 존재
동기화 프록시(Synchronization Proxy)
: 여러 스레드에서 주제에 접근할 때 안전하게 작업을 처리할 수 있도록 해줌
복잡도 숨김 프록시(Complexity Hiding Proxy), 퍼사드 프록시(Facade Proxy)
복잡한 클래스의 집합으로의 접근을 제어하고, 그 복잡도를 숨겨줌
(vs. 퍼사드 패턴 : 프록시는 접근을 제어, 퍼사드 패턴은 대체 인터페이스만 제공함)
지연 복사 프록시(Copy-On-Write Proxy)
: 객체의 복사를 제어(클라이언트에서 필요로 할 때까지 객체가 복사되는 것을 지연시킴)
프록시를 사용하기 위해서는 대상 클래스 수만큼의 프록시 클래스를 하나하나 만들어 주어야 한다는 단점이 존재하며,
이에 코드 중복 또한 발생하게 된다.
이 단점을 보완하기 위해 동적 프록시가 존재하는데,
컴파일 시점이 아닌, 런타임 시점에 프록시 클래스를 만들어주는 방식이다.
동적 프록시를 사용하면 프록시를 적용할 코드를 하나만 만들어 두고 프록시 객체를 런타임 시점에만 생성해주면 된다.
자바의 java.lang.reflect 패키지 안에 프록시 기능이 내장되어 있다.
Proxy 클래스에게 무슨 일을 해야 하는지를 알려주는 코드는 InvocationHandler 클래스에 넣으면 된다.
(이후 보호 프록시 구현 예제에서 동적 프록시의 사용법에 대해 다룰 것이다.)
💡 원격 프록시는 원격 객체의 로컬 대변자 역할을 한다.
원격 객체는 다른 자바 가상 머신의 힙에서 살고 있는 객체(즉, 다른 주소 공간에서 돌아가고 있는 객체)를 말하며,
이때 힙(Heap) 메모리는 자바 프로그램이 실행되면서 동적으로 생성된 객체(new 연산자로 생성된 객체 또는 인스턴스)가 저장되는 공간이다.
로컬 대변자는 어떤 메소드를 호출하면, 다른 원격 객체에게 그 메소드 호출을 전달해주는 객체를 말한다.
아래 그림처럼 네트워크 통신과 관련된 저수준 작업은 프록시 객체에서 처리해준다.
-
클라이언트 객체(Client object)는 원격 서비스 객체의 메소드 호출을 하는 것처럼 행동하지만,
실제로는 로컬 힙에 들어있는 클라이언트 보조 객체의 메소드를 호출하고 있는 것이다. -
클라이언트 보조 객체(Client helper, 즉 프록시 객체)는 서버에 연락을 취하고,
메서드 호출에 관한 정보를 전달한 후에 서버로부터 리턴되는 정보를 기다린다. -
서비스 보조 객체(Service helper)는 클라이언트 보조 객체로부터 요청을 받고, 이를 해석해서 서비스 객체에 있는 메서드를 호출한다.
(이에 서비스 객체는 그 메서드 호출이 원격 클라이언트가 아닌, 로컬 객체로부터 들어온다고 생각함) -
서비스 객체(Service object)에는 실제로 작업을 처리하는 메서드가 들어있다.
호출된 메서드의 리턴값을 서비스 보조 객체에게 전달한다. -
서비스 보조 객체는 서비스 객체로부터 리턴값을 받아서 Socket의 출력 스트림으로 클라이언트 보조 객체에게 전송한다.
-
클라이언트 보조 객체는 그 정보를 해석해서 클라이언트 객체에 리턴한다.
자바에서는 RMI(Remote Method Invocation, 원격 메소드 호출)를 통해 원격 JVM에 있는 객체를 찾아서 그 객체의 메소드를 호출할 수 있다.
RMI가 클라이언트와 서비스 보조 객체를 만들어 준다.
- 클라이언트 보조 객체 =
스텁(stub) - 서비스 보조 객체 =
스켈레톤(skeleton)
-
원격 인터페이스 만들기
-
서비스 구현 클래스 만들기
-
RMI 레지스트리(rmiregistry) 실행하기
(클라이언트는 rmiregistry를 통해서
스텁(프록시)을 받아감) -
원격 서비스 실행하기
전체 코드
import java.rmi.*;
public interface MyRemote extends Remote {
public String sayHello() throws RemoteException;
}import java.rmi.*;
import java.rmi.server.*;
public class MyRemoteImpl extends UnicastRemoteObject implements MyRemote {
private static final long serialVersionUID = 1L;
public String sayHello() {
return "Server says, 'Hey'";
}
public MyRemoteImpl() throws RemoteException {
}
public static void main(String[] args) {
try {
MyRemote service = new MyRemoteImpl();
Naming.rebind("RemoteHello", service);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
}import java.rmi.*;
public class MyRemoteClient {
public static void main(String[] args) {
new MyRemoteClient().go();
}
public void go() {
try {
MyRemote service = (MyRemote) Naming.lookup("rmi://127.0.0.1/RemoteHello");
String s = service.sayHello();
System.out.println(s);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
}-
java.rmi.Remote확장public interface MyRemote extends Remote {
-
모든 메서드를
RemoteException을 던지도록 선언- 스텁이 입출력 작업을 처리할 때 예외 사항들이 발생할 수 있기 때문에 미리 대비해야 한다.
import java.rmi.*; public interface MyRemote extends Remote { public String sayHello() throws RemoteException(); }
- 원격 메서드의 인자와 리턴값은 반드시
원시 형식(primitive)또는Serializable 형식으로 선언- 원격 메소드의 인자와 리턴값은 모두 네트워크로 전달되어야 하며, 직렬화로 포장되기에 모두 직렬화가 가능해야 하기 때문이다.
- 따라서 직접 만든 형식을 전달한다면, 클래스를 만들 때 Serializable 인터페이스도 구현해야 한다.
참고 : JVM에서 transient 키워드가 추가된 필드는 직렬화하지 않는다.
transient GumballMachine gumballMachine;-
서비스 클래스에 원격 인터페이스를 구현
public class MyRemoteImpl extends UnicastRemoteObject implements MyRemote { public String sayHello() { return "Server says, 'Hey'"; } // 기타 코드 }
-
UnicastRemoteObject확장- 객체에 ‘원격 객체’ 기능을 추가하기 위한 과정이다.
- java.rmi.server 패키지에 들어있는 UnicastRemoteObject를 확장해서, 슈퍼클래스에서 제공하는 기능으로 처리하는 것이다.
public class MyRemoteImpl extends UnicastRemoteObject implements MyRemote { // UnicastRemoteObject는 Serializable을 구현하므로 serialVersionUID 필드가 필요함 private static final long serialVersionUID = 1L;
-
RemoteException을 선언하는 생성자 구현public MyRemoteImpl() throws RemoteException { }
-
서비스를 RMI 레지스트리에 등록
- 원격 서비스를 원격 클라이언트에서 쓸 수 있게 만드는 과정이다.
- 서비스를 구현한 객체를 등록하면 RMI 시스템은 레지스트리에 스텁만 등록한다. (클라이언트는 스텁만 필요하기 때문)
- 서비스 등록 :
java.rmi.Naming.rebind()
try { MyRemote service = new MyRemoteImpl(); Naming.rebind("RemoteHello", service); // 서비스 등록 시 이름 지정이 필요 → 이 이름으로 레지스트리를 검색 } catch(Exception ex) { ... }
- 터미널을 통해 rmiregistry를 실행
- 클래스에 접근할 수 있는 디렉토리에서 실행해야 한다.
- 다른 터미널을 열고 서비스를 실행
-
클라이언트는 RMI 레지스트리를
룩업(lookup)한다.MyRemote service = (MyRemote) Naming.lookup("rmi://127.0.0.1/RemoteHello"); // 서비스 등록 시 사용한 이름을 적어주어야 함 // 프록시를 리턴, 찾을 수 없다면 예외를 던짐
- RMI 레지스트리에서 스텁 객체를 리턴한다.
- 스텁 객체는 lookup() 메서드의 리턴값으로 전달된다.
- RMI에서는 그 스텁을 자동으로 역직렬화한다.
- 클라이언트는 스텁의 메서드(sayHello())를 호출한다.
- 스텁의 메서드가 호출되면 스텁은 그 호출을 원격 서비스로 전달하고,
스켈레톤은 그 요청을 받아서 서비스 객체에게 전달한다.
-
서비스 객체는 스켈레톤에게 상태를 리턴한다.
-
스켈레톤은 리터값을 직렬화한 다음, 네트워크로 스텁에게 전달한다.
-
스텁은 리턴값을 역직렬화해서 클라이언트에게 리턴한다.
데이터 직렬화 : 메모리를 디스크에 저장하거나, 네트워크 통신에 사용하기 위한 형식으로 변환하는 것
데이터 역직렬화 : 디스크에 저장한 데이터를 읽거나, 네트워크 통신으로 받은 데이터를 메모리에 쓸 수 있도록 변환하는 것
직렬화를 하는 이유
직렬화를 하게 되면 각 주소 값이 가지는 데이터를 전부 끌어 모아서 값 형식 데이터로 변환해 준다.
직렬화가 된 데이터는 언어에 따라서 텍스트 또는 바이너리 등의 형태가 되는데,
이러한 형태가 되었을 때 저장하거나 통신할 때 파싱이 가능한 유의미한 데이터가 된다.
즉, 직렬화를 하는 이유는 사용하고 있는 데이터를 파일 저장 혹은 데이터 통신에서 파싱할 수 있는 유의미한 데이터를 만들기 위함이다.
💡 다른 JVM에 들어있는 객체의 대리인에 해당하는 로컬 객체이다.
- 프록시의 메서드 호출
- 호출이 네트워크로 전달되어 원격 객체의 메서드가 호출된다.
- 그 결과는 프록시를 거쳐서 클라이언트에게 전달된다.
💡 생성하는 데 많은 비용이 드는 객체를 대신한다.
-
진짜 객체(RealSubject)가 필요한 상황이 오기 전까지 객체의 생성을 미루는 기능을 제공한다.
-
객체 생성 전이나 객체 생성 도중에 객체를 숨기기 위하여 그를 대신하기도 한다.
-
RealSubject가 생성되어 있는 상태에서는 RealSubject에 바로 요청을 전달한다.
이미지 뷰어
-
주어진 URL로부터 이미지를 로딩
-
이미지를 불러오는 동안 화면에 메시지(”Loading album cover, please wait...”)를 보여주기
→ 가상 프록시가 해야할 일
-
이미지 로딩이 끝나면 화면에 이미지 띄우기
여기서는 프록시는 생성하는 데 많은 비용이 드는 객체를 숨기는 용도로 쓰인다.
(데이터를 네트워크로 가져와야 하기 때문에 시간이 많이 소요됨)
아래 코드에서 paintIcon 함수를 주의 깊게 보자.
class ImageProxy implements Icon {
volatile ImageIcon imageIcon;
final URL imageURL;
Thread retrievalThread;
boolean retrieving = false;
public ImageProxy(URL url) {
imageURL = url; // 이미지 로딩이 끝나면 이 URL에 있는 이미지를 화면에 표시
}
// 중략
synchronized void setImageIcon(ImageIcon imageIcon) {
this.imageIcon = imageIcon;
}
// 이미지 출력
public void paintIcon(final Component c, Graphics g, int x, int y) {
// (1) 이미지가 완전히 생성되었을 경우
if (imageIcon != null) {
imageIcon.paintIcon(c, g, x, y);
}
// (2) 이미지가 아직 완전히 생성되지 않았을 경우
else {
g.drawString("Loading album cover, please wait...", x + 300, y + 190);
// 이미지를 가져오고 있는 중이 아니라면
if (!retrieving) {
retrieving = true;
retrievalThread = new Thread(() -> {
try {
setImageIcon(new ImageIcon(imageURL, "Album Cover"));
c.repaint(); // 화면 갱신
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
});
retrievalThread.start();
}
}
}
}
데코레이터 패턴: 클래스에 새로운 행동을 추가하는 용도로 사용프록시: 어떤 클래스로의 접근을 제어하는 용도로 사용
위 예시에서 이미지를 불러오는 동안 로딩 메시지를 표시하도록 “행동을 추가”한 것으로 볼 수 있지만,
ImageProxy는 클라이언트와 ImageIcon을 분리하여 ImageIcon로의 접근을 제어하고 있는 것이다.
만약 클라이언트와 ImageIcon이 결합되어 있었다면
이미지가 완전히 로딩되기 전(ImageIcon 객체 생성이 완료되기 전)까지는 인터페이스를 화면에 표시할 수 없다.
이처럼 클라이언트에서 진짜 객체가 아닌 프록시를 사용하도록 만드는 방법들 중 팩토리를 사용하는 것이 가장 흔히 쓰이는 기법이다.
팩토리에서 진짜 객체의 인스턴스를 생성해서 리턴하면 된다.
💡 접근 권한을 바탕으로 객체로의 접근을 제어하는 프록시
데이팅 서비스를 구현해본다고 하자.
이 서비스에서의 요구사항은 다음과 같다.
- 고객이 자기 정보를 직접 수정할 수 있도록 하면서, 다른 고객은 그 정보를 수정할 수 없도록 해야 한다.
- 선호도는 반대로, 다른 고객만 점수를 매길 수 있고 자신은 점수를 매길 수 없도록 해야 한다.
이들을 해결하기 위해서는 2개의 프록시가 필요하다.
- 본인의
Person객체에 접근하는 프록시 - 다른 사람들의
Person객체에 접근하는 프록시
Person 객체는 다음과 같다.
public interface Person {
String getName();
String getGender();
String getInterests();
int getGeekRating();
void setName(String name);
void setGender(String gender);
void setInterests(String interests);
void setGeekRating(int rating);
}위에서 살펴보았던 동적 프록시 기술을 사용하여 동적 프록시를 구현해보자.
-
2개의
InvocationHandler생성 -
동적 프록시 생성 코드 만들기
-
적절한 프록시로
Person객체 감싸기- 고객 자신의 객체 → owner
- 다른 고객의 객체 → non-owner
프록시의 메서드가 호출되면 프록시는 그 호출을 InvocationHandler(호출 핸들러)에게 넘기는데,
여기에는 메서드가 invoke() 하나밖에 없다.
즉, 프록시의 어떤 메서드가 호출되든 무조건 invoke() 메서드가 호출되는 것이며,
그 메서드 속에서 주어진 요청을 어떻게 처리할지를 결정한다.
return method.invoke(person,args);
// method : invoke() 메서드 호출로 전달된 객체
// person : 진짜 객체에 메서드를 호출
// args : 처음에 받았던 인자들을 전달import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class OwnerInvocationHandler implements InvocationHandler {
Person person;
public OwnerInvocationHandler(Person person) {
this.person = person;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws IllegalAccessException {
try {
if (method.getName().startsWith("get")) {
return method.invoke(person, args);
} else if (method.getName().equals("setGeekRating")) {
throw new IllegalAccessException(); // 메서드 호출을 막음
} else if (method.getName().startsWith("set")) {
return method.invoke(person, args);
}
// 나머지 메서드는 모두 허용 → 주제에 있는 메서드를 호출
}
// 진짜 주제에서 예외를 던졌을 경우
catch (InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
// 다른 메서드가 호출되었을 경우
return null;
}
}import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class NonOwnerInvocationHandler implements InvocationHandler {
Person person;
public NonOwnerInvocationHandler(Person person) {
this.person = person;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws IllegalAccessException {
try {
if (method.getName().startsWith("get")) {
return method.invoke(person, args);
} else if (method.getName().equals("setGeekRating")) {
return method.invoke(person, args);
} else if (method.getName().startsWith("set")) {
throw new IllegalAccessException(); // 메서드 호출을 막음
}
// 나머지 메서드는 모두 허용 → 주제에 있는 메서드를 호출
}
// 진짜 주제에서 예외를 던졌을 경우
catch (InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
// 다른 메서드가 호출되었을 경우
return null;
}
}/**
* TODO: 동적 프록시 생성 코드
*
* @param person Person 객체(진짜 주제)
* @return 프록시
* (프록시의 인터페이스 == 주제의 인터페이스)
*/
Person getOwnerProxy(Person person) {
return (Person) Proxy.newProxyInstance(
person.getClass().getClassLoader(), // person의 클래스 로더
person.getClass().getInterfaces(), // 프록시에서 구현해야 하는 인터페이스
new OwnerInvocationHandler(person)); // 호출 핸들러
}
Person getNonOwnerProxy(Person person) {
return (Person) Proxy.newProxyInstance(
person.getClass().getClassLoader(),
person.getClass().getInterfaces(),
new NonOwnerInvocationHandler(person));
}
InvocationHandler자체는 프록시가 아니라, 메서드 호출을 처리하는 클래스일 뿐이다.
실제 프록시는Proxy.newProxyInstance()정적 메서드에 의해서 실행 중에 동적으로 생성된다.
newProxyInstance()를 호출할 때의 형식에는 몇가지 제한이 존재한다.
- 인터페이스의 배열을 인자로 전달해야 한다.
public으로 지정되지 않은 인터페이스는 같은 패키지에 들어있는 인터페이스만 인자로 전달할 수 있다.
더 자세한 사항들은 해당 링크를 참고하길 바란다.
전체 코드
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.util.HashMap;
public class MatchMakingTestDrive {
HashMap<String, Person> datingDB = new HashMap<>();
public static void main(String[] args) {
MatchMakingTestDrive test = new MatchMakingTestDrive();
test.drive();
}
public MatchMakingTestDrive() {
initializeDatabase();
}
public void drive() {
// 1-1. 인물 정보를 DB로부터 가져옴
Person joe = getPersonFromDatabase("Joe Javabean");
// 1-2. 본인용 프록시 생성
Person ownerProxy = getOwnerProxy(joe);
System.out.println("Name is " + ownerProxy.getName());
ownerProxy.setInterests("bowling, Go");
System.out.println("Interests set from owner proxy");
// 1-3. 선호도 설정 시도 (본인용 프록시에서는 불가)
try {
ownerProxy.setGeekRating(10);
} catch (Exception e) {
System.out.println("Can't set rating from owner proxy");
}
System.out.println("Rating is " + ownerProxy.getGeekRating());
// 2-1. 타인용 프록시 생성
Person nonOwnerProxy = getNonOwnerProxy(joe);
System.out.println("Name is " + nonOwnerProxy.getName());
// 2-2. 관심사 변경 시도 (타인용 프록시에서는 불가)
try {
nonOwnerProxy.setInterests("bowling, Go");
} catch (Exception e) {
System.out.println("Can't set interests from non owner proxy");
}
// 2-3. 선호도 설정
nonOwnerProxy.setGeekRating(3);
System.out.println("Rating set from non owner proxy");
System.out.println("Rating is " + nonOwnerProxy.getGeekRating());
}
/**
* TODO: 동적 프록시 생성 코드
*
* @param person Person 객체(진짜 주제)
* @return 프록시
* (프록시의 인터페이스 == 주제의 인터페이스)
*/
Person getOwnerProxy(Person person) {
return (Person) Proxy.newProxyInstance(
person.getClass().getClassLoader(), // person의 클래스 로더
person.getClass().getInterfaces(), // 프록시에서 구현해야 하는 인터페이스
new OwnerInvocationHandler(person)); // 호출 핸들러
}
Person getNonOwnerProxy(Person person) {
return (Person) Proxy.newProxyInstance(
person.getClass().getClassLoader(),
person.getClass().getInterfaces(),
new NonOwnerInvocationHandler(person));
}
Person getPersonFromDatabase(String name) {
return (Person) datingDB.get(name);
}
void initializeDatabase() {
Person joe = new PersonImpl();
joe.setName("Joe Javabean");
joe.setInterests("cars, computers, music");
joe.setGeekRating(7);
datingDB.put(joe.getName(), joe);
Person kelly = new PersonImpl();
kelly.setName("Kelly Klosure");
kelly.setInterests("ebay, movies, music");
kelly.setGeekRating(6);
datingDB.put(kelly.getName(), kelly);
}
}// 1-1. 인물 정보를 DB로부터 가져옴
Person joe=getPersonFromDatabase("Joe Javabean");
// 1-2. 본인용 프록시 생성
Person ownerProxy = getOwnerProxy(joe);
System.out.println("Name is " + ownerProxy.getName());
ownerProxy.setInterests("bowling, Go");
System.out.println("Interests set from owner proxy");
// 1-3. 선호도 설정 시도 (본인용 프록시에서는 불가)
try {
ownerProxy.setGeekRating(10);
} catch (Exception e) {
System.out.println("Can't set rating from owner proxy");
}
System.out.println("Rating is " + ownerProxy.getGeekRating());출력 결과
Name is Joe Javabean
Interests set from owner proxy
Can't set rating from owner proxy
Rating is 7
// 2-1. 타인용 프록시 생성
Person nonOwnerProxy = getNonOwnerProxy(joe);
System.out.println("Name is " + nonOwnerProxy.getName());
// 2-2. 관심사 변경 시도 (타인용 프록시에서는 불가)
try {
nonOwnerProxy.setInterests("bowling, Go");
} catch (Exception e) {
System.out.println("Can't set interests from non owner proxy");
}
// 2-3. 선호도 설정
nonOwnerProxy.setGeekRating(3);
System.out.println("Rating set from non owner proxy");
System.out.println("Rating is " + nonOwnerProxy.getGeekRating());출력 결과
Name is Joe Javabean
Can't set interests from non owner proxy
Rating set from non owner proxy
Rating is 5