[Spring] 스프링 핵심 원리 기본편 5) 싱글톤 컨테이너

스프링 핵심 원리 - 기본편

Session 5 싱글톤 컨테이너

1. 웹 애플리케이션과 싱글톤

1) 스프링이 없는 순수한 DI 컨테이너

웹 애플리케이션은 보통 여러 고객이 동시에 요청한다.

요청할 때마다 객체가 생성해 메모리 낭비가 심한 문제점이 있다.

객체 하나만 생성되고 공유하도록 설계해야 한다. ▶ 싱글톤 패턴

 

2) 순수한 DI컨테이너 테스트

// 구성정보 클래스인 AppConfig에서 객체를 가져온다.
AppConfig appConfig = new AppConfig();

//1. 조회: 호출할 때 마다 객체를 생성
MemberService memberService1 = appConfig.memberService();
MemberService memberService2 = appConfig.memberService();

//참조값이 다른 것을 확인

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2. 싱글톤 패턴

1) 싱글톤 패턴

클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴

private 생성자를 사용해 외부에서 임의로 new 키워드를 사용하지 못하게 막아야 한다.

//1. static 영역에 객체를 딱 1개만 생성해둔다.
private static final SingletonService instance = new SingletonService();

//2. public으로 열어서 객체 인스턴스가 필요하면 이 static 메서드를 통해서만 조회하도록 허용한 다.
public static SingletonService getInstance() {
     return instance;
}
//3. 생성자를 private으로 선언해서 외부에서 new 키워드를 사용한 객체 생성을 못하게 막는다. 
private SingletonService() {
}

▶ 객체 인스턴스가 필요하면 getInstance() 메서드를 통해서만 조회가능, 이 메서드를 호출할 때마다 항상 같은 인스턴스 반환

 

2) 싱글톤 패턴 문제점

싱글톤 패턴 구현 코드가 많이 들어감

의존 관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존 → DIP위반

클라이언트가 구체 클래스에 의존해 OCP 위반 가능성이 높다

테스트 어렵다

내부 속성을 변경하거나 초기화가 어렵다

private 생성자로 자식 클래스 생성 어렵다

▶ 결론 유연성이 떨어짐

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3. 싱글톤 컨테이너

1) 싱글톤 컨테이너

스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴을 적용하지 않아도 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리

스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 하고 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라고 함

▶ 싱글톤 패턴을 위한 지저분한 코드 불필요, DIP, OCP, privat 생성자, 테스트로부터 자유롭게 싱글톤 사용 가능

 

2) 싱글톤 컨테이너 테스트

// 구성정보 클래스인 AppConfig를 이용해 스프링 컨테이너 생성
ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

//1. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
MemberService memberService1 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);
MemberService memberService2 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);

//참조값이 같은 것을 확인

 

3) 싱글톤 컨테이너 적용 후

 

고객 요청이 올 때마다 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 재사용 가능

▶ 스프링의 기본 빈 등록 방식은 싱글톤이지만 그 외에도 다양한 방식을 제공(빈 스코프에서 설명)

 

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4. 싱글톤 방식의 주의점

1) 싱글톤 방식의 주의점

여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체는 상태를 유지(stateful)하게 설계하면 안 된다.

public class StatefulService {
	private int price; //상태를 유지하는 필드
    
	public void order(String name, int price) { 
		System.out.println("name = " + name + " price = " + price); 
		this.price = price; //여기가 문제!
	}
    
	public int getPrice() {
             return price;
	}
}

price는 공유되는 필드인데 특정 클라이언트가 값을 변경한다.

고객 A가 10000원을 주문하고 고객 B가 20000원을 주문했을 때 고객 A가 주문금액을 조회한 경우 20000원이라는 결과가 나옴

 

2) 무상태(stateless) 설계

특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안 된다

특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안 되고 가급적 읽기만 가능해야 한다.

필드 대신 자바에서 공유되지 않는 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등 사용해야 한다.

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5. @Configuration과 싱글톤

@Configuration
 public class AppConfig {
     @Bean
     public MemberService memberService() {
         return new MemberServiceImpl(memberRepository());
     }
     @Bean
     public OrderService orderService() {
         return new OrderServiceImpl(memberRepository(),discountPolicy());
     }
     @Bean
     public MemberRepository memberRepository() {
         return new MemoryMemberRepository();
     }
	... 
}

@Bean memberService → new MemoryMemberRepository() 호출

@Bean orderService → new MemoryMemberRepository() 호출

▶ 2개의 MemoryMemberRepository가 생성되는데 스프링 컨테이너는 어떻게 싱글톤을 보장?

 

1) 스프링 컨테이너 테스트

두 번 MemoryMemberRepository 생성자를 호출했지만 memberRepository는 모두 같은 인스턴스가 공유되어 사용된다.

[@Configuration과 바이트코드 조작]에서 자세하게 설명

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6. @Configuration과 바이트코드 조작

1) 바이트코드 조작

스프링 컨테이너는 싱글톤 레지스트리다. 스프링 빈이 싱글톤이 되도록 보장해주어야 함

이전 강의처럼 생성자 2번 호출되는 것을 싱글톤으로 보장하기 위해 바이트코드 조작 라이브러리를 사용한다.

 

2) AppConfig

AnnotaionConfigApplicationContext 매개 변수로 넘겨준 AppConfig는 스프링 빈으로 등록된다.

AppConfig 스프링 빈을 조회해서 클래스 정보를 출력

//AppConfig도 스프링 빈으로 등록된다.
AppConfig bean = ac.getBean(AppConfig.class);

System.out.println("bean = " + bean.getClass());
//출력: bean = class hello.core.AppConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$bd479d70

▶ AppConfig 스프링 빈을 조회해서 클래스 정보를 출력하면 CGLIB라는 클래스명이 붙어있음

▶ CGLIB라는 바이트 코드 조작 라이브러리를 사용해 AppConfig 클래스를 상속받은 임의의 클래스가 스프링 빈으로 등록된 것

▶ 이 임의의 클래스가 싱글톤을 보장해 준다

3) AppConfig@CGLIB 예상 코드

@Bean
public MemberRepository memberRepository() {
    if (memoryMemberRepository가 이미 스프링 컨테이너에 등록되어 있으면?) { 
    	return 스프링 컨테이너에서 찾아서 반환;
        
    } else { //스프링 컨테이너에 없으면
    	기존 로직을 호출해서 MemoryMemberRepository를 생성하고 스프링 컨테이너에 등록 return 반환
    }
}

@Bean이 붙은 메서드마다 스프링 빈이 존재하면 빈을 반환하고, 스프링 빈이 없으면 생성해서 스프링 빈으로 등록하고 반환하는 코드가 동적으로 만들어짐 ▶ 싱글톤 보장

 

4) @Configuration 없이 @Bean만 적용?

@Configuration를 사용하면 바이트코드 조작하는 CGLIB를 통해 싱글톤을 보장

@Bean만 사용하면 스프링 빈으로 등록되지만 싱글톤을 보장하진 않는다.

▶ [@Configuration과 싱글톤]에서 두 번 MemoryMemberRepository 생성자를 호출, 두 개의 객체 생성된다.