Spring Boot에서 캐시를 사용해야 하는 이유

웹 애플리케이션을 개발할 때 성능 최적화는 매우 중요한 요소입니다.

특히, 동일한 데이터 요청이 반복적으로 발생하는 경우 캐시를 활용하면 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.

이 글에서는 Spring Boot에서 캐시를 사용해야 하는 이유를 정리하고, 간단한 예제를 통해 캐시가 어떻게 성능을 개선하는지 설명해 드리겠습니다.

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1. 캐시(Cache)란 무엇인가?

캐시(Cache) 는 자주 사용되는 데이터를 빠르게 가져올 수 있도록 저장하는 메모리 공간입니다.

• 예를 들어, 데이터베이스에서 특정 데이터를 가져오는 데 1초가 걸린다고 가정하겠습니다.
• 동일한 데이터를 여러 번 요청하면 매번 1초씩 기다려야 하므로 성능이 저하됩니다.
• 하지만 캐시에 데이터를 저장해 두면, 이후 요청 시 데이터베이스가 아닌 캐시에서 즉시 값을 가져올 수 있어 속도가 획기적으로 개선됩니다.

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2. Spring Boot에서 캐시를 사용해야 하는 이유

① 데이터베이스 부하 감소

• 캐시는 데이터베이스 요청을 줄여주기 때문에 DB 부하를 감소시킵니다.
• 먼저 캐시를 적용하지 않은 경우를 살펴보겠습니다.

@Service
public class ProductService {
    @Autowired
    private ProductRepository productRepository;

    public Product getProduct(Long id) {
        System.out.println("DB에서 데이터 가져오는 중...");
        return productRepository.findById(id).orElseThrow();
    }
}

이 코드의 문제점:

• getProduct() 메서드가 호출될 때마다 항상 DB에서 데이터를 조회해야 합니다.
• 동일한 데이터 요청이 반복되면 DB 부하가 증가하고, 성능이 저하될 가능성이 높습니다.

✅ 캐시 적용 후 개선

@Cacheable("products")
public Product getProduct(Long id) {
    System.out.println("캐시를 사용하여 데이터 반환...");
    return productRepository.findById(id).orElseThrow();
}

이렇게 변경하면?

• 첫 번째 요청에서는 DB에서 데이터를 가져오지만, 이후 같은 요청이 오면 캐시에서 데이터를 가져오므로 DB 부하가 크게 줄어듭니다.

② 응답 속도 향상 (애플리케이션 성능 개선)

• DB를 조회하는 대신 캐시에서 데이터를 가져오면 응답 시간이 단축됩니다.
• 캐시를 적용하기 전과 후의 속도 차이를 비교해보겠습니다.

long start = System.currentTimeMillis();
Product product = productService.getProduct(1L);
long end = System.currentTimeMillis();

System.out.println("응답 시간: " + (end - start) + "ms");

결과 예시:

 

• 캐시 적용 전: 응답 시간: 1000ms
• 캐시 적용 후: 응답 시간: 5ms

✅ 결론: DB 조회 시간을 줄이고, 애플리케이션 응답 속도를 대폭 향상할 수 있습니다.

③ 동일한 요청이 반복되는 API에 적합

• 만약 사용자가 동일한 데이터를 반복해서 요청하는 서비스라면, 매번 DB를 조회하는 것은 비효율적입니다.
• 예를 들어 상품 상세 정보 API나 사용자 정보 조회 API는 자주 호출되므로 캐시를 사용하면 효과적입니다.

@RestController
@RequestMapping("/products")
public class ProductController {
    @Autowired
    private ProductService productService;

    @GetMapping("/{id}")
    public Product getProduct(@PathVariable Long id) {
        return productService.getProduct(id);
    }
}

이 API의 문제점:

• 동일한 상품 상세 정보를 요청할 때마다 DB에서 데이터를 가져옵니다.
• 트래픽이 많아질 경우 DB 부하가 커지고, 응답 속도가 느려질 가능성이 높습니다.

✅ 해결 방법 (캐시 적용)

@Cacheable(value = "products", key = "#id")
public Product getProduct(Long id) {
    return productRepository.findById(id).orElseThrow();
}

 

• @Cacheable을 추가하면, 같은 요청이 들어올 때 캐시에서 데이터를 가져오기 때문에 API 응답 속도가 빨라지고 서버 부하가 감소합니다.

④ 서버 비용 절감 (트래픽 감소 효과)

• 캐시를 사용하면 불필요한 DB 조회가 줄어들어 서버 비용 절감 효과도 기대할 수 있습니다.
• 특히, 외부 API를 호출하는 경우에도 캐싱을 활용하면 비용을 절감할 수 있습니다.

✅ 예제: 외부 API 호출 시 캐시 적용

@Cacheable("weather")
public String getWeather(String location) {
    return restTemplate.getForObject("https://api.weather.com/" + location, String.class);
}

캐시 적용 후:

• 동일한 위치의 날씨 정보를 요청할 경우, 캐시에서 데이터를 가져오므로 API 호출 횟수를 줄일 수 있습니다.
• 이는 서버 비용 절감과 네트워크 트래픽 감소 효과를 기대할 수 있습니다.

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3. 캐시를 사용할 때 주의할 점

캐시는 강력한 성능 최적화 도구지만, 몇 가지 주의해야 할 점이 있습니다.

• 캐시 만료 시간(TTL, Time To Live) 설정이 중요
  • 너무 길게 설정하면 오래된 데이터가 유지될 위험이 있습니다.
  • 너무 짧게 설정하면 캐시의 효과가 줄어듭니다.
  • 일반적으로 데이터의 갱신 주기에 맞춰 TTL을 설정하는 것이 중요합니다.
• 캐시가 너무 커지면 메모리 문제가 발생할 수 있음
  • 캐시를 무조건 많이 저장하면 메모리 사용량이 증가하여 서버 성능에 악영향을 줄 수 있습니다.
  • 따라서 캐시 크기 제한과 자동 삭제 정책을 설정하는 것이 필요합니다.
• 캐시 일관성 문제
  • 데이터가 변경되었을 때 캐시를 업데이트하는 것이 중요합니다.
  • @CachePut과 @CacheEvict을 활용하여 데이터 변경 시 캐시를 갱신해야 합니다.

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4. 결론: 캐시는 필수적인 성능 최적화 도구

Spring Boot에서 캐시를 사용하면?
✅ 데이터베이스 부하 감소
✅ API 응답 속도 향상
✅ 반복적인 요청 최적화
✅ 서버 비용 절감

하지만 캐시를 적용할 때는 주의할 점도 고려해야 합니다!

• TTL(캐시 만료 시간) 관리
• 캐시 크기 제한
• 데이터 변경 시 캐시 갱신

다음 포스팅에서는 @Cacheable을 활용하여 Spring Boot에서 캐시를 적용하는 방법을 더 자세히 다룰 예정입니다!

Spring Boot에서 @Cacheable을 활용하여 캐시를 적용하는 방법