[스프링 핵심 원리 - 기본편] #4. 스프링 컨테이너와 스프링 빈

[6om1n]

스프링 컨테이너 생성

• 스프링 컨테이너는 스프링 프레임워크의 핵심 컴포넌트이다.
• 스프링 컨테이너는 자바 객체의 생명 주기를 관리하며, 생성된 자바 객체들에게 추가적인 기능을 제공한다.
• 스프링에서는 자바 객체를 빈(Bean) 이라고 한다.
• 즉, 스프링 컨테이너는 내부에 존재하는 빈의 생명주기를 관리(빈의 생성, 관리, 제거 등)를 하며, 생성된 빈에게 추가적인 기능을 제공 하는 것이다.

• ApplicationContext 를 스프링 컨테이너라고 하며, 인터페이스 이다.
• 컨테이너란 사용하는 객체들을 담고 있는 것을 말한다.
• 위의 코드는 다형성이 구현되어 있다. ApplicationContext 를 구현한 것 중 하나가 AnnotationConfigApplicationContext 이다.
• 스프링 컨테이너는 XML을 기반으로 만들 수 있고, 애노테이션 기반의 자바 설정 클래스로 만들 수 있다.
• 직전에 AppConfig 를 사용했던 방식이 애노테이션 기반의 자바 설정 클래스로 스프링 컨테이너를 만든 것이다.
• 자바 설정 클래스를 기반으로 스프링 컨테이너(ApplicationContext)는 위의 그림처럼 new 를 사용하여 만들 수 있다.
• 이 클래스는 ApplicationContext 인터페이스의 구현체이다.

• 스프링 컨테이너는 @Configuration 을 사용해서 자동으로 빈을 등록하고, 해당 클래스를 파싱해서 @Bean 이 있는 메소드를 찾아서 빈을 생성해준다.

📌 스프링 컨테이너를 부를 때 BeanFactory , ApplicationContext 를 구분해서 이야기하지만, BeanFactory 를 직접 사용하는 경우는 거의 없다. 따라서 일반적으로 ApplicationContext 를 스프링 컨테이너라고 한다.

스프링 컨테이너의 생성 과정

1. 스프링 컨테이너 생성

1. AppConfig 에 정보를 준다. new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class)
2. 스프링 컨테이너가 만들어지고, 키는 빈 이름 , 값은 빈 객체가 만들어진다.
3. 스프링 컨테이너를 생성할 때는 구성 정보를 지정해주어야 한다.
4. 여기서는 AppConfig.class 를 구성 정보로 지정하였다.

2. 스프링 빈 등록

1. AppConfig.class 에서 @Bean 이 붙은 걸 보고 하나씩 호출한다.
2. 메소드 이름을 키 이름으로 지정하고, 빈 객체는 리턴해서 반환하는 값을 등록한다. ▶️ 이걸 스프링 빈 이라고 한다.

• 스프링 컨테이너는 파라미터로 넘어온 설정 클래스 정보를 사용해서 스프링 빈을 등록한다.

빈 이름

• 빈 이름은 메소드 이름을 사용한다.
• 빈 이름을 직접 부여할 수도 있다. @Bean(name ="memberService2")

📌 주의 : 빈 이름은 항상 다른 이름을 부여 해야 한다. 같은 이름을 부여하면, 다른 빈이 무시되거나, 기존 빈을 덮어버리거나 설정에 따라서 오류가 발생할 수 있다.

3. 스프링 빈 의존관계 설정 - 준비

4. 스프링 빈 의존관계 설정 - 완료

• 위에서 스프링 컨테이너에 빈이 다 등록이 되면 스프링 컨테이너는 설정 정보를 참고해서 의존관계를 주입(DI) 한다. 즉 객체의 참조값들을 다 연결해준다.
• 단순히 자바 코드를 호출하는 것 같지만, 이 차이는 뒤에 싱글톤 컨테이너에서 설명한다.

📌 스프링은 빈을 생성하고, 의존관계를 주입하는 단계가 나누어져 있다. 이렇게 자바 코드로 스프링 빈을 등록하면 생성자를 호출하면서 의존관계 주입도 한 번에 처리된다.

📍 정리 : 스프링 컨테이너를 생성하고, 설정 정보를 참고해서 스프링 빈을 등록하고, 의존관계를 설정했다.

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컨테이너에 등록된 모든 빈 조회

• 스프링 컨테이너에 실제 스프링 빈이 잘 등록이 되었는지 확인

package hello.core.beanfind;

import hello.core.AppConfig;
import net.bytebuddy.agent.builder.AgentBuilder;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.config.BeanDefinition;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;

import java.util.concurrent.LinkedTransferQueue;

public class ApplicationContextInfoTest {

    AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

    @Test
    @DisplayName("모든 빈 출력하기")
    void findAllBean() {
        String[] beanDefinitionNames = ac.getBeanDefinitionNames();

        for (String beanDefinitionName : beanDefinitionNames) {
            Object bean = ac.getBean(beanDefinitionName);
            System.out.println("name = " + beanDefinitionName + "object = " + bean );
        }
    }

    @Test
    @DisplayName("애플리케이션 빈 출력하기")
    void findApplicationBean() {
        String[] beanDefinitionNames = ac.getBeanDefinitionNames();
        for (String beanDefinitionName : beanDefinitionNames) {
          BeanDefinition beanDefinition = ac.getBeanDefinition(beanDefinitionName);

            //Role ROLE_APPLICATION: 직접 등록한 애플리케이션 빈
            //Role ROLE_INFRASTRUCTURE: 스프링이 내부에서 사용하는 빈
          if (beanDefinition.getRole() == BeanDefinition.ROLE_APPLICATION) {
              Object bean = ac.getBean(beanDefinitionName);
              System.out.println("name = " + beanDefinitionName + "object = " + bean );
          }

        }
    }
}

• @DisplayName 애노테이션을 선언함으로써 테스트 클래스나 메소드 명이 아닌 사용자가 정의한 명칭으로 변경할 수 이는 기능을 제공한다.
• 모든 빈 출력하기
  • 실행하면 스프링에 등록된 모든 빈 정보를 출력할 수 있다.
  • ac.getBeanDefinitionNames() : 스프링에 등록된 모든 빈 이름을 조회한다.
  • ac.getBean() : 빈 이름으로 빈 객체 (인스턴스)를 조회한다.
• 애플리케이션 빈 출력하기
• 여기서 getBeanDefinition 은 빈에 대한 메타데이터 정보를 나타낸다.
  • 스프링이 내부에서 사용하는 빈은 getRole() 로 구분할 수 있다.
  • ROLE_APPLICATION : 일반적으로 사용자가 정의한 빈
  • ROLE_INFRASTRUCTURE : 스프링이 내부에서 사용하는 빈
  • ROLE 은 스프링 내부에서 뭔가를 위한 롤이 아니라 애플리케이션 개발을 위해 등록한 빈이라고 보면 된다.

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스프링 빈 조회 - 기본

스프링 컨테이너에서 스프링 빈을 찾는 가장 기본적인 조회 방법

• ac.getBean(빈이름, 타입)
• ac.getBean(타입)
• 조회 대상 스프링 빈이 없으면 예외 발생
  • NoSuchBeanDefinitionException : No bean named 'xxxxx' available
• 예제 코드

package hello.core.beanfind;

import hello.core.AppConfig;
import hello.core.member.MemberService;
import hello.core.member.MemberServiceImpl;
import org.assertj.core.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.NoSuchBeanDefinitionException;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;

import static org.assertj.core.api.Assertions.*;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

public class ApplicationContextBasicFindTest {

    AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

    @Test
    @DisplayName("빈 이름으로 조회")
    void findBeanByName() {
        MemberService memberService = ac.getBean("memberService", MemberService.class);
        assertThat(memberService).isInstanceOf(MemberServiceImpl.class);
    }

    @Test
    @DisplayName("이름 없이 타입으로만 조회")
    void findBeanByType() {
        MemberService memberService = ac.getBean(MemberService.class);
        assertThat(memberService).isInstanceOf(MemberServiceImpl.class);
    }

    @Test
    @DisplayName("구체 타입으로 조회")
    void findBeanByName2() {
        MemberService memberService = ac.getBean("memberService", MemberServiceImpl.class);
        assertThat(memberService).isInstanceOf(MemberServiceImpl.class);

    }

    @Test
    @DisplayName("빈 이름으로 조회x")
    void findBeanByNameX() {
//        ac.getBean("xxxxx", MemberService.class);
//        MemberService xxxxx  = ac.getBean("xxxxx", MemberService.class);
       assertThrows(NoSuchBeanDefinitionException.class,
               () -> ac.getBean("xxxxx", MemberService.class));
    }
}

• isInstanceOf() 연산자는 해당 타입의 인스턴스 인지를 비교하는 메소드이다.
• 객체가 해당 클래스 혹은 그 하위 클래스로부터 생성된 객체 인지를 판단한다.

• 빈 이름을 생략하고 타입만 줘도 가능하다.
• 검증은 Assertions 로 진행한다.
  📌 참고: 구체 타입으로 조회하면 변경 시 유연성이 떨어진다.

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스프링 빈 조회 - 동일한 타입이 둘 이상

• 타입으로 조회 시, 같은 타입의 스프링 빈이 둘 이상이면 오류가 발생한다. 이 때 빈 이름을 지정하면 된다.
• ac.getBeansOfType() 을 사용하면 해당 타입의 모든 빈을 조회할 수 있다.
• 예제 코드

package hello.core.beanfind;

import hello.core.AppConfig;
import hello.core.discount.DiscountPolicy;
import hello.core.member.MemberRepository;
import hello.core.member.MemoryMemberRepository;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.NoUniqueBeanDefinitionException;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.Map;

import static org.assertj.core.api.Assertions.assertThat;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertThrows;

public class ApplicationContextSameBeanFindTest {

    AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(SameBeanConfig.class);

    @Test
    @DisplayName("타입으로 조회시 같은 타입이 둘 이상 있으면, 중복 오류가 발생한다.")
    void findBeanByTypeDuplicate() {
        assertThrows(NoUniqueBeanDefinitionException.class,
                () ->ac.getBean(MemberRepository.class));
    }

    @Test
    @DisplayName("타입으로 조회시 같은 타입이 둘 이상 있으면, 빈 이름을 지정하면 된다.")
    void findBeanByName() {
        MemberRepository memberRepository = ac.getBean("memberRepository1", MemberRepository.class);
        assertThat(memberRepository).isInstanceOf(MemberRepository.class);
    }

    @Test
    @DisplayName("특정 타입을 모두 조회하기")
    void findAllBeanByType() {
        Map<String, MemberRepository> beansOfType = ac.getBeansOfType(MemberRepository.class);
        for (String key : beansOfType.keySet()) {
            System.out.println("key = " + key + " value = " + beansOfType.get(key));
        }
        System.out.println("beansOfType = " + beansOfType);
        assertThat(beansOfType.size()).isEqualTo(2);
    }

    @Configuration
    static class SameBeanConfig{
        @Bean
        public MemberRepository memberRepository1() {
            return new MemoryMemberRepository();
        }

        @Bean
        public MemberRepository memberRepository2() {
            return new MemoryMemberRepository();
        }
    }
}

이렇게 빈의 이름이 다르고, 객체 클래스 타입이 같을 수 있다.

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스프링 빈 조회 - 상속 관계

• 부모 타입으로 조회하면, 자식 타입도 함께 조회한다.
• 그래서 모든 자바 객체의 최고 부모인 Object 타입으로 조회하면, 모든 스프링 빈을 조회한다.
  

• ex) 위의 그림에서도 보듯이, 1번으로 조회하면 자식 타입인 1,2,3,4,5,6,7 이 함께 조회되고, 2번으로 조회하면 자식 타입인 2,4,5 도 함께 조회된다.

• 예제 코드

package hello.core.beanfind;

import hello.core.discount.DiscountPolicy;
import hello.core.discount.FixDiscountPolicy;
import hello.core.discount.RateDiscountPolicy;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.NoUniqueBeanDefinitionException;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.Map;

import static org.assertj.core.api.Assertions.assertThat;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertThrows;

public class ApplicationContextExtendsFindTest {
    AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(TestConfig.class);

    @Test
    @DisplayName("부모 타입으로 조회시, 자식이 둘 이상 있으면, 중복 오류가 발생한다. ")
    void findBeanByParentTypeDuplicate() {
        assertThrows(NoUniqueBeanDefinitionException.class,
                () -> ac.getBean(DiscountPolicy.class));
    }

    @Test
    @DisplayName("부모 타입으로 조회시, 자식이 둘 이상 있으면, 빈 이름을 지정하면 된다. ")
    void findBeanByParentTypeBeanName() {
        DiscountPolicy rateDiscountPolicy = ac.getBean("rateDiscountPolicy", DiscountPolicy.class);
        assertThat(rateDiscountPolicy).isInstanceOf(RateDiscountPolicy.class);
    }

    @Test
    @DisplayName("특정 하위 타입으로 조회")
    void findBeanBySubType() {
        RateDiscountPolicy bean = ac.getBean(RateDiscountPolicy.class);
        assertThat(bean).isInstanceOf(RateDiscountPolicy.class);
    }

    @Test
    @DisplayName("부모 타입으로 모두 조회하기")
    void findAllBeanParentType() {
        Map<String, DiscountPolicy> beansOfType = ac.getBeansOfType(DiscountPolicy.class);
        assertThat(beansOfType.size()).isEqualTo(2);
        for (String key : beansOfType.keySet()) {
            System.out.println("key = " + key + " value=" +
                    beansOfType.get(key));
        }
    }

    // 스프링 내부적으로 사용하는 bean까지 모두 나온다. -> 자바 객체는 모두 Object 타입이기 때문이다.
    @Test
    @DisplayName("부모 타입으로 모두 조회하기 - Object")
    void findAllBeanByObjectType() {
        Map<String, Object> beansOfType = ac.getBeansOfType(Object.class);
        for (String key : beansOfType.keySet()) {
            System.out.println("key = " + key + " value=" +
                    beansOfType.get(key));
        }
    }

    @Configuration
    static class TestConfig {
        @Bean
        public DiscountPolicy rateDiscountPolicy() {
            return new RateDiscountPolicy();
        }

        @Bean
        public DiscountPolicy fixDiscountPolicy() {
            return new FixDiscountPolicy();
        }

    }

}

• 지금은 보이기 위한 출력문을 작성하지만, 실제 test를 진행할 때는 출력문을 작성하면 안된다.
• 나중에는 시스템이 자동 통과, 실패를 결정하게끔 해야 하기 때문이다.

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BeanFactory와 ApplicationContext

• BeanFactory 인터페이스와 그걸 상속 받는 아래의 ApplicationContext 가 있고, 그 및에 구현 클래스들이 존재한다.

BeanFactory

• 스프링 컨테이너의 최상위 인터페이스다.
• 스프링 빈을 관리하고 조회하는 역할을 담당한다.
• getBean() 을 제공한다.
• 지금까지 대부분 사용했던 기능은 BeanFactory 가 제공하는 기능이다.

ApplicationContext

• BeanFactory 기능을 모두 상속받아서 제공한다.
• 빈을 관리하고 검색하는 기능을 BeanFactory 가 제공해주는데, 그렇다면 둘의 차이는?
• 애플리케이션을 개발할 때는 빈을 관리하고 조회하는 기능은 물론이고, 수 많은 부가기능이 필요하다.

ApplicationContext가 제공하는 부가기능

• 메시지 소스를 활용한 국제화 기능
  • 예를 들어서 한국에서 들어오면 한국어로, 영어권에서 들어오면 영어로 출력
• 환경 변수
  • 로컬, 개발, 운영 등을 구분해서 처리
• 애플리케이션 이벤트
  • 이벤트를 발행하고 구독하는 모델을 편리하게 지원
• 편리한 리소스 조회
  • 파일, 클래스패스, 외부 등에서 리소스를 편리하게 조회

📍 정리

• ApplicationContext 는 BeanFactory의 기능을 상속받는다.
• ApplicationContext 는 빈 관리 기능 + 편리한 부가 기능을 제공한다.
• BeanFactory 를 직접 사용할 일은 거의 없다. 부가기능이 포함된 ApplicationContext를 사용한다.
• BeanFactory 나 ApplicationContext 를 스프링 컨테이너라고 한다.

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다양한 설정 형식 지원 - 자바 코드, XML

• 스프링 컨테이너는 다양한 형식의 설정 정보를 받아들일 수 있게 유연하게 설계되어 있다.
  • 자바 코드, XML, Groovy 등
    

애노테이션 기반 자바 코드 설정 사용

• 지금까지 new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class) 했던 것
• AnnotationConfigApplicationContext 클래스를 사용하면서 자바 코드로된 설정 정보를 넘기면 된다.

XML 설정 사용

• 최근에는 스프링 부트를 많이 사용하면서 XML 기반의 설정은 잘 사용하지 않는다. 아직 많은 레거시 프로젝트 들이 XML로 되어 있고, 또 XML을 사용하면 컴파일 없이 빈 설정 정보를 변경할 수 있다는 장점도 존재한다.
• GenericXmlApplicationContext 를 사용하면서 xml 설정 파일을 넘기면 된다.

XmlAppConfig 사용 자바 코드

package hello.core.xml;

import hello.core.member.MemberService;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.GenericXmlApplicationContext;

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

public class XmlAppContext {

    @Test
    void xmlAppContext() {
        ApplicationContext ac = new GenericXmlApplicationContext("appConfig.xml");
        MemberService memberService = ac.getBean("memberService", MemberService.class);
        assertThat(memberService).isInstanceOf(MemberService.class);

    }
}

xml 기반의 스프링 빈 설정 정보

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean id="memberService" class="hello.core.member.MemberServiceImpl">
        <constructor-arg name="memberRepository" ref="memberRepository" />
    </bean>
    <bean id="memberRepository" class="hello.core.member.MemoryMemberRepository" />

    <bean id="orderService" class="hello.core.order.OrderServiceImpl">
        <constructor-arg name="memberRepository" ref="memberRepository" />
        <constructor-arg name="discountPolicy" ref="discountPolicy" />
    </bean>
    <bean id="discountPolicy" class="hello.core.discount.RateDiscountPolicy" />

</beans>

• xml 기반의 appConfig.xml 스프링 설정 정보와 자바 코드로 된 AppConfig.java 설정 정보를 비교해보면 거의 비슷하다는 것을 알 수 있다.
• xml 기반으로 설정하는 것을 최근에는 잘 사용하지 않는다.

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스프링 빈 설정 메타 정보 - BeanDefinition

• 스프링이 이렇게 다양한 설정 형식을 지원하는 중심에는 BeanDefinition 추상화가 있다.

• 즉, 역할과 구현을 개념적으로 나눈 것이다.

  • XML을 읽어서 BeanDefinition을 만들고, 자바 코드를 읽어서 BeanDefinition을 만들면 된다.
  • 스프링 컨테이너는 자바 코드인지, XML 인지 몰라도 된다. 오직 BeanDefinition 만 알면 된다.

• BeanDefinition 을 빈 설정 메타정보라고 한다.

  • @Bean , <bean> 당 각각 하나씩 메타 정보가 생성된다.

• 스프링 컨테이너는 이 메타정보를 기반으로 스프링 빈을 생성한다.
  

• 코드 레벨로 조금 더 깊이 있게 보기
  

• AnnotationConfigApplicationContext 는 AnnotatedBeanDefinitionReader 를 사용해서 AppConfig.class 를 읽고 BeanDefinition 을 생성한다.

• GenericXmlApplicationContext 는 XmlBeanDefinitionReader 를 사용해서 appConfig.xml 설정 정보를 읽고 BeanDefinition 을 생성한다.

• 새로운 형식의 설정 정보가 추가되면, XxxBeanDefinitionReader 를 만들어서 BeanDefinition 을 생성하면 된다.

BeanDefinition 살펴보기

BeanDefinition 정보

• BeanClassName : 생성할 빈의 클래스 명 (자바 설정 처럼 팩토리 역할의 빈을 사용하면 없음)
• factoryBeanName : 팩토리 역할의 빈을 사용할 경우 이름, 예) appConfig
• factoryMethodName : 빈을 생성할 팩토리 메소드 지정, 예) memberService
• Scope : 싱글톤(기본값)
• lazyInit : 스프링 컨테이너를 생성할 때 빈을 생성하는 것이 아니라, 실제 빈을 사용할 때까지 최대한 생성을 지연 처리 하는지 여부
• InitMethodName : 빈을 생성하고, 의존관계를 적용한 뒤에 호출되는 초기화 메소드 명
• DestroyMethodName : 빈의 생명주기가 끝나서 제거하기 직전에 호출되는 메소드 명
• Constructor arguments, Properties : 의존 관계 주입에서 사용한다. (자바 설정처럼 팩토리 역할의 빈을 사용하면 없음)

package hello.core.beandefinition;

import hello.core.AppConfig;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.config.BeanDefinition;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;

public class BeanDefinitionTest {
    AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

    @Test
    @DisplayName("빈 설정 메타정보 확인")
    void findApplicationBean() {
        String[] beanDefinitionNames = ac.getBeanDefinitionNames();
        for (String beanDefinitionName : beanDefinitionNames) {
            BeanDefinition beanDefinition = ac.getBeanDefinition(beanDefinitionName);

            if (beanDefinition.getRole() == BeanDefinition.ROLE_APPLICATION) {
                System.out.println("beanDefinitionName = " + beanDefinitionName +
                        "beanDefinition = " + beanDefinition);
            }

        }


    }

}

📍 정리

• 스프링 컨테이너가 BeanDefinition 을 보고 동작한다.
• 스프링 컨테이너 자체는 BeanDefinition(인터페이스) 만을 의존한다.
• BeanDefinition을 직접 생성해서 스프링 컨테이너에 등록할 수도 있다. 하지만 실무에서 BeanDefinition 을 직접 정의하거나 사용할 일은 거의 없다.
• BeanDefinition 에 대해서는 너무 깊이있게 이해하기 보다는, 스프링이 다양한 형태의 설정 정보를 BeanDefinition 으로 추상화해서 사용하는 것 정도만 이해하면 된다.
• 스프링 빈을 만드는 방법은 2가지가 있다.

1. 직접 스프링 빈을 등록하는 방식
2. factoryBean 을 활용해서 등록하는 방식

• 우리가 일반적으로 java config 를 사용하는 것은 factoryBean을 통해서 등록하는 방식이다.

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🔖 번외 (단축키)

• ctrl + alt + v = new 만들 때 자동 생성해주는 것
• alt + enter = 주석 자동으로 뜨게 하는 것
• iter + tab = for 문 자동 완
• alt + insert = 생성자, getter, setter 생성