Jung Hyun

[TIL 46일 차] Spring 안정성 높이기

Spring 안정성 높이기

1. 애플리케이션 안정성 개요

1-01. 웹 서비스에서 발생하는 다양한 문제 상황

  • 잘못된 입력값 유입
    • 원인 : 필수값 누락, 잘못된 형식, 범위 초과 등
    • 예방 방법 : Bean Validation (@NotBlank, @Email, @Min(...) 등)
  • 예상치 못한 예외 발생
    • 원인 : 개발자가 파악 못한 상황에 의한 예외
      • NullPointerException, IllegalArgumentException, IndexOutOfBoundsException, NoSuchElementException 등
    • 예방 방법 : 전역 예외 처리 (@ControllerAdvice와 @ExceptionHandler)
  • 시스템 리소스 부족
    • 원인 : 커넥션 반납 누락, 무한 루프 / 무한 재귀 호출, 대용량 데이터 캐시 누적, 비효율적인 알고리즘
    • 예방 방법 : try-with-resources, GC 튜닝 및 모니터링, 스레드 수 제한, 캐시 적정 유지
  • 외부 시스템 연동 실패
    • 원인 : 상대방 장애나 네트워크 이슈로 인한 실패 (외부 API 타임아웃, 4xx나 5xx 에러, 인증 실패, 네트워크 단절 등)
    • 대응 방법 : 예외 처리, 재시도 로직, Circuit Breaker 적용(Resilience4j), Fallback 대체 로직 제


1-02. 실무에 필요한 안정성 확보 전략

  • 예외 처리
    • 애플리케이션 동작 중 발생하는 비정상 상황에서 시스템을 안정적으로 유지하는 방법
    • 필요한 이유 : 일관된 응답, 명확한 메시지, 빠른 디버깅
    • 주요 예외 처리 전략 : @ControllerAdvice, 사용자 정의 예외(Custom Exception), 적절한 HTTP 상태 코드 반환, 로깅 연계 (Logger)
  • 로깅(Logging) 전략
    • 애플리케이션 동작을 기록하여 웹 애플리케이션에는 예상치 못한 오류나 장애가 발생했을 때, 원인을 빠르게 파악하기 위한 전략
  • 입력값 검증 전략
    • 입력값 검증은 외부 데이터를 신뢰할 수 있는지 확인하는 과정
    • 검증하지 않으면 데이터 무결성 훼손, 예기치 않은 예외, 보안 위협, 잘못된 비즈니스 로직 수행 발생 가능
    • 검증 방법 : @Valid, @Validated 활용
  • 모니터링 전략
    • 문제가 생기면 빠르게 알기 위해 서비스의 상태를 미리 지속적으로 확인하는 방법
    • 주요 지표 : 응답 시간, 오류율, 처리량, 리소스 사용량
    • 도구 : Prometheus, Grafana, Spring Boot Actuator, Micrometer

2. 예외 처리의 이해

2-01. 예외 처리

예외(Exception)란 프로그램 실행 중 발생할 수 있는 비정상적인 상황으로, 예외 처리는 이러한 예외 상황에 적절히 대응하여 시스템의 정상 동작을 유지하고, 사용자에게 적절한 피드백을 제공하는 프로그래밍 기법

예외처리는 ControllerAdvice, ExceptionHandler, Custom Exception 등을 활용하여 controller 계층에서 일괄적으로 관리하는 것이 일반적

  • 예외 발생 시 문제점 : 서비스 중단, 사용자 경험 저하, 장애 추적 어려움, 보안 문제
  • 예외 처리 기대 효과 : 안정적인 서비스 운영, 명확한 피드백, 장애 추적 용이, 보안 강화


2-02. Spring의 예외 처리 아키텍처

1) 예외 추상화

Spring은 다양한 기술과 라이브러리를 통합한 만큼 각각 고유한 예외 체계를 가지고 있고, 예외 처리 방식도 다르다. 예를 들어, JDBC는 SQLException, JPA는 PersistenceException을 던지며, 별도로 처리해야 한다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 Spring은 예외 추상화(Exception Abstration) 계층을 제공하여 예외를 일관된 방식으로 처리할 수 있다.

Exception
└── RuntimeException
└── DataAccessException (Spring의 추상 예외(공통 예외 계층))
├── DuplicateKeyException
├── DataIntegrityViolationException
├── EmptyResultDataAccessException
└── ... (다양한 세부 예외)
  • 예외 변환 흐름도 
    SQLException / PersistenceException / HibernateException
       ↓ (Spring 내부 변환)
DataAccessException (Spring의 공통 예외)
       ↓
개발자 정의 예외 처리 (CustomException 등)

2) 예외 변환 메커니즘

  • 필요성 : Spring 애플리케이션의 각 계층(Controller, Service, Repository)은 관심사가 분리되어야 하며, 하위 계층의 기술 세부사항(JDBC, JPA, IO 등)이 상위 계층에 전파되지 않도록 설계하는 것이 중요
  • 문제 상황 : 기술 종속, 책임 분리 위반, 예외 처리 중복, 유지보수 어려움
  • 해결책 : 하위 계층에서 발생한 저수준 예외를 커스텀 예외나 Spring 추상화 예외로 변환하여 상위 계층은 기술에 독립적인 예외 처리만 하면 됨됨


2-03. 예외 계층 구조 설계

1) 예외 계층 구조

애플리케이션 내에서 발생할 수 있는 다양한 오류 상황을 의미 단위로 구분하여 설계한 예외 클래스의 구조

  • 기본 예외 계층 구조 설계 
    src/
└── exception/
├── BaseException.java # 모든 예외의 부모 클래스
├── ErrorCode.java # 에러 코드와 메시지 정의 (enum)
├── ValidationException.java # 입력값 검증 실패
└── ResourceNotFoundException.java # 리소스를 찾을 수 없음

2) 도메인별 예외 분리 전략

모든 예외를 하나의 파일에 작성하면 관리가 어렵고 협업 시 충돌 가능성이 커지기 때문에, 도메인 단위로 예외를 분리하는 것이 좋다.

  • 추후 마이크로서비스 분리 시에도 재활용이 수월하다.

3) 에러 코드 필요성

사용자, 개발자, 로그 분석 시스템이 에러 상황을 빠르고 정확하게 식별하기 위해서 코드화된 에러 식별자(에러 코드)를 사용

public enum ErrorCode {
    USR_001("USR_001", "해당 사용자를 찾을 수 없습니다."),
    AUT_002("AUT_002", "인증에 실패하였습니다.")
    ...
}

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