WinterBoot

WinterBoot는 Spring Boot의 핵심 아이디어(IoC 컨테이너, MVC 디스패처, 자동 구성)를 학습하기 위해 만든 경량 자바 프레임워크입니다. com.sun.net.httpserver.HttpServer 위에서 동작하면서 애노테이션 기반의 컨트롤러 매핑과 DI 컨테이너, 조건부 자동 구성을 제공합니다.

주요 기능

• 애노테이션 기반 IoC 컨테이너 – @Component, @Inject 등을 통해 빈을 생성하고 주입합니다.
• 경량 MVC 디스패처 – @GetMapping, @PostMapping으로 등록된 컨트롤러 메서드를 라우팅하고, 요청 본문을 ObjectMapper로 역직렬화합니다.
• 조건부 자동 구성 – ServiceLoader와 @ConditionalOnClass, @ConditionalOnProperty를 이용해 필요한 빈을 자동 등록합니다.
• 환경 프로퍼티 지원 – application.properties를 읽어 포트와 기능 토글을 제어합니다.

핵심 로직 요약

1. IoC 컨테이너와 DI 파이프라인

WinterBoot의 엔트리 포인트는 ApplicationContext이며, 컨텍스트는 패키지를 스캔하여 빈을 만들고, 그 후 의존성을 주입합니다.

// ApplicationContext 생성 흐름
Set<Class<?>> componentClasses = new PackageScanner().scanComponents(basePackage);
componentClasses.forEach(this::createBean);
beans.values().forEach(this::injectDependencies);

• 클래스 스캐닝 – PackageScanner는 Files.walk()를 이용해 .class 파일을 순회하고 @Component 메타 애노테이션이 붙은 클래스를 선별합니다. 내부 클래스와 추상 타입은 필터링하여 실제 인스턴스화 가능한 클래스만 수집합니다.
• 빈 생성 – createBean은 기본 생성자를 호출하여 인스턴스를 만들고 beans 맵에 저장합니다. 모든 빈을 먼저 생성한 뒤에 injectDependencies를 호출하여 순환 의존성 문제를 예방했습니다.
• 필드 주입 – @Inject가 붙은 필드를 찾아 resolveByAssignableType으로 타입에 맞는 빈을 검색합니다. 동일한 타입의 후보가 둘 이상이면 예외를 던져 명시적 설계를 강제합니다.

private Object resolveByAssignableType(Class<?> dependencyType) {
    Object exact = beans.get(dependencyType);
    if (exact != null) return exact;

    Object candidate = null;
    for (var entry : beans.entrySet()) {
        if (dependencyType.isAssignableFrom(entry.getKey())) {
            if (candidate != null) throw new RuntimeException("주입 후보가 둘 이상입니다");
            candidate = entry.getValue();
        }
    }
    return candidate;
}

2. PackageScanning 성능 개선

초기 구현은 BFS/DFS로 클래스 파일을 탐색했으나, NIO의 Files.walk()로 교체하면서 시스템 콜 수를 줄이고 스트림 기반 필터링을 활용했습니다. 동일 패키지를 10,000회 스캔한 실험에서 Files.walk() 버전이 BFS 대비 평균 약 37% 빠른 결과를 보였습니다.

3. MVC 디스패처와 라우팅

DispatcherHandler는 HttpHandler를 구현하여 HttpExchange 요청을 직접 처리합니다. 컨텍스트의 모든 빈을 순회하여 컨트롤러 매핑 정보를 메모리에 준비합니다.

// DispatcherHandler.initHandlerMapping()
handlerMapping
    .computeIfAbsent(path, k -> new HashMap<>())
    .put(httpMethod, new MethodInfo(bean, method, isRestController, path));

• 요청 매핑 – 요청이 들어오면 findMethodInfo가 패턴 매칭({id} 형태의 경로 변수 지원)을 수행하고, 매개변수 애노테이션에 따라 경로·쿼리·본문 데이터를 파싱합니다.
• 데이터 바인딩 – ObjectMapper를 이용한 JSON 역직렬화(@RequestBody)와 기본 타입, 배열, List<T> 변환을 지원합니다.
• 응답 처리 – @RestController 여부에 따라 JSON 또는 텍스트 응답을 전송합니다.

4. 자동 구성(Autoconfiguration)

자동 구성은 ServiceLoader 기반으로 확장되며, 각 구성 클래스가 AutoConfiguration 인터페이스를 구현합니다.

for (AutoConfiguration ac : ServiceLoader.load(AutoConfiguration.class, cl)) {
    if (!ConditionEvaluator.matchesConditionalOnClass(...)) continue;
    if (!ConditionEvaluator.matchesConditionalOnProperty(...)) continue;
    ac.apply(ctx, env);
}

• WebServerAutoConfiguration은 @ConditionalOnProperty(server.enabled=true)가 만족될 때 HttpServer와 DispatcherHandler를 등록하고 서버를 시작합니다.
• JacksonAutoConfiguration은 ObjectMapper 빈을 주입해 컨트롤러에서 JSON 직렬화를 사용할 수 있도록 합니다.

5. 도메인 샘플 구성요소

• UserRepository → 메모리 리스트 기반 CRUD 저장소
• UserService → 저장소를 감싸며 비즈니스 로직을 제공 (@Inject로 저장소 주입)
• UserController → REST API 엔드포인트 예제 (@GetMapping, @PostMapping)

아키텍처 개요

IoC & DI 컨테이너

• PackageScanner가 컴포넌트 후보를 읽고 빈으로 생성합니다.
• 모든 빈 생성 이후 한 번에 의존성을 주입하여 순환 의존성을 방지합니다.

MVC 요청 처리

• 경로 변수, 쿼리 파라미터, @RequestBody를 모두 지원합니다.
• HttpExchange 객체를 직접 주입받을 수도 있습니다.

자동 구성 파이프라인

• server.enabled=false로 설정하면 웹 서버 자동 구성을 비활성화할 수 있습니다.

성능 및 벤치마크

시나리오	WinterBoot	비교 대상	결과
POST 50,000건 처리	14.5초	Spring Boot 19초	WinterBoot가 약 24% 빠름

• SpringBoot VS WinterBoot – 동일 하드웨어에서 POST 요청 50,000건을 처리했을 때 Spring Boot가 19초, WinterBoot가 14.5초로 측정되어 WinterBoot가 약 24% 빠르게 응답합니다.

실행 방법

./gradlew build
./gradlew run

애플리케이션이 시작되면 8081 포트(기본값)에서 HTTP 서버가 동작합니다. 포트는 src/main/resources/application.properties의 server.port로 변경할 수 있습니다.

예시 요청

# 단일 유저 조회
curl http://localhost:8081/users/1

# 이름이 winter를 포함하는 유저 검색
curl "http://localhost:8081/users?name=winter&limit=5"

# JSON 본문으로 유저 등록
curl -X POST http://localhost:8081/users \
     -H "Content-Type: application/json" \
     -d '{"id":1,"name":"Winter"}'

프로젝트 구조

src/main/java/com/winter/winterboot
├── annotation/      # DI 및 MVC 애노테이션
├── autoconf/        # Jackson, HttpServer 자동 구성
├── component/       # 샘플 빈(UserRepository 등)
├── controller/      # 예제 RestController
├── core/            # ApplicationContext, 조건 평가, 스캐너
└── WinterBootApplication.java

트러블슈팅 기록

상황	원인	해결
@Inject 즉시 실행 시 순환 의존성 발생	빈을 생성하는 즉시 주입하면서 상호 참조가 초기화되지 않음	모든 빈을 먼저 생성 → 전체 주입을 한 번에 실행
Class.forName()이 클래스 초기화를 수행	초기화가 필요 없지만 기본 호출이 로딩+초기화를 수행	Class.forName(name, false, cl)로 변경해 로딩만 수행

향후 개선 아이디어

• AOP, 인터셉터 등 부가 기능 추가
• 필터 체인 기반 미들웨어 설계
• 빌트인 톰캣/네티 어댑터 지원