![[스프링 핵심 원리 - 기본편] 5. 싱글톤 컨테이너](https://img1.daumcdn.net/thumb/R750x0/?scode=mtistory2&fname=https%3A%2F%2Fblog.kakaocdn.net%2Fdn%2Fcdom04%2FbtsCSB93fPE%2Fd5no4mFTpuN9A7S7kLT5l0%2Fimg.png)
인프런 김영한 강사님의 스프링 핵심 원리 - 기본편을 수강하고 정리한 글입니다.
스프링 핵심 원리 - 기본편 - 인프런 | 강의
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📌 웹 애플리케이션과 싱글톤
✅ 웹 애플리케이션과 스프링이 없는 순수 DI 컨테이너
대부분의 스프링 애플리케이션은 웹 애플리케이션이지만, 아닌 경우도 있다.
대부분의 웹 애플리케이션은 보통 여러 고객이 동시에 요청을 보내기 마련.
그런데 우리가 만들었던 순수 자바 DI 컨테이너인 AppConfig는 요청을 할 때마다 객체를 새로 생성하게 된다.
고객 트래픽이 초당 100이면 초당 100개 이상의 객체가 생성되고 소멸된다는 뜻인데, 이는 어마무시한 메모리의 낭비이다.
따라서 객체를 한 번만 생성하고 이를 공유하는 싱글톤 패턴 방식을 사용하면 많은 메모리 이득을 볼 수 있다.
✅ 싱글톤 패턴
클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴이다.
private 생성자를 활용하여 외부에서 임의로 new 명령어를 사용하지 못하도록 막아야 한다.
✅ 싱글톤 패턴의 과정
package hello.core.singleton;
public class SingletonService {
//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
허용한다.
public static SingletonService getInstance() {
return instance;
}
//3. 생성자를 private으로 선언해서 외부에서 new 키워드를 사용한 객체 생성을 못하게 막는다.
private SingletonService() {}
public void logic() {
System.out.println("싱글톤 객체 로직 호출");
}
}
1. static 영역에 객체 인스턴스를 미리 하나 생성하여 올려둔다.
2. 이 인스턴스가 필요하면 getInstance() 메서드를 통해서만 조회가 가능하다.
3. 생성자를 private로 막아서 혹시 외부에서 new 명령어를 통해 객체 인스턴스를 생성하는 것을 막는다.
✅ 싱글톤 패턴의 문제점
싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 길다.
의존관계 상, 클라이언트가 구체 클래스에 의존하게 된다. (DIP 위반)
클라이언트가 구체 클레스에 의존하여, OCP 원칙 또한 위반할 가능성이 높아진다.
테스트하기 어렵고, 내부 속성을 변경하거나 초기화하기 어렵다.
private 생성자이기 때문에 자식 클래스를 만들기 어렵다.
유연성이 떨어진다.
📌 싱글톤 컨테이너
✅ 스프링 컨테이너
스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리했을 때의 장점은 그대로 가져온다.
사실 스프링 컨테이너는 별도 설정이 없으면 기본 값으로 Singleton으로 작동한다.
스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 한다.
싱글톤 레지스트리(Singleton Registry) : 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능
싱글톤을 위한 지저분한 코드들이 필요없다.
DIP, OCP, 테스트코드, private 생성자로부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있다.
📌 싱글톤 방식의 주의점
✅ 싱글톤 방식의 주의점들 : 실무
객체 인스턴스를 하나만 생성하여 공유하기 때문에, 상태를 유지하도록(stateful) 설계하면 안된다.
=> 무상태(stateless)로 설계해야 한다.
특정 클라이언트에 의존적인 필드가 존재하지 않아야 하며, 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 존재하면 안된다.
가급적 Read-Only 상태여야 하며, 필드 대신 자바에서 공유되지 않는 지역변수 / 파라미터 / ThreadLocal 등을 활용해야 한다.
package hello.core.singleton;
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;
}
}
package hello.core.singleton;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import static org.assertj.core.api.AssertionsForClassTypes.assertThat;
class StatefulServiceTest {
@Test
void statefulServiceSingleton() {
AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(TestConfig.class);
StatefulService statefulService1 = ac.getBean(StatefulService.class);
StatefulService statefulService2 = ac.getBean(StatefulService.class);
// ThreadA : A사용자 10000원 주문
statefulService1.order("userA", 10000);
// ThreadB : B사용자 20000원 주문
statefulService2.order("userB", 20000);
// ThreadA : 사용자A 주문 금액 조회
int price = statefulService1.getPrice();
// 기대 : 10000, 결과 : 20000
// statefulService1 == statefulService2이기 때문.
System.out.println("price = " + price);
assertThat(statefulService1.getPrice()).isEqualTo(20000);
}
static class TestConfig {
@Bean
public StatefulService statefulService() {
return new StatefulService();
}
}
}
📌 @Configuration과 싱글톤
✅ 기존 AppConfig 코드의 이상한 점
@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();
}
...
}
위 코드에서는 각각 다른 두 개의 MemoryMemberRepository가 생성되며 싱글톤이 깨지는 것 처럼 보인다.
그러나 실제로 test 해보면,
package hello.core.singleton;
import hello.core.AppConfig;
import hello.core.member.MemberRepository;
import hello.core.member.MemberServiceImpl;
import hello.core.order.OrderServiceImpl;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import static org.assertj.core.api.Assertions.*;
public class ConfigurationSingletonTest {
@Test
void configurationTest() {
ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
MemberServiceImpl memberService = ac.getBean("memberService", MemberServiceImpl.class);
OrderServiceImpl orderService = ac.getBean("orderService", OrderServiceImpl.class);
MemberRepository memberRepository = ac.getBean("memberRepository", MemberRepository.class);
//모두 같은 인스턴스를 참고하고 있다.
System.out.println("memberService -> memberRepository = " + memberService.getMemberRepository());
System.out.println("orderService -> memberRepository = " + orderService.getMemberRepository());
System.out.println("memberRepository = " + memberRepository);
//모두 같은 인스턴스를 참고하고 있다.
assertThat(memberService.getMemberRepository()).isSameAs(memberRepository);
assertThat(orderService.getMemberRepository()).isSameAs(memberRepository);
}
}
memberRepository 인스턴스는 모두 같은 인스턴스가 공유되고 있는 것을 확인할 수 있다.
AppConfig에 호출 로그를 남겨보자.
package hello.core;
import hello.core.discount.DiscountPolicy;
import hello.core.discount.RateDiscountPolicy;
import hello.core.member.MemberRepository;
import hello.core.member.MemberService;
import hello.core.member.MemberServiceImpl;
import hello.core.member.MemoryMemberRepository;
import hello.core.order.OrderService;
import hello.core.order.OrderServiceImpl;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration
public class AppConfig {
@Bean
public MemberService memberService() {
//1번
System.out.println("call AppConfig.memberService");
return new MemberServiceImpl(memberRepository());
}
@Bean
public OrderService orderService() {
//1번
System.out.println("call AppConfig.orderService");
return new OrderServiceImpl(memberRepository(), discountPolicy());
}
@Bean
public MemberRepository memberRepository() {
//2번? 3번?
System.out.println("call AppConfig.memberRepository");
return new MemoryMemberRepository();
}
@Bean
public DiscountPolicy discountPolicy() {
return new RateDiscountPolicy();
}
}
예상하기로는 memberRepository()는 총 3번 호출 되어야 하는 것으로 보인다.
그러나 출력 결과는 모두 1번만 호출되는 것을 확인할 수 있다.
call AppConfig.memberService
call AppConfig.memberRepository
call AppConfig.orderService
📌 @Configuration과 바이트 코드 조작
✅ 스프링 컨테이너의 비밀
스프링 컨테이너는 싱글톤 레지스트리이다.
스프링 빈이 싱글톤이 되도록 보장해줘야 하는데, 스프링이 Java 코드까지 어떻게 조작시키기는 어렵다.
그래서 스프링은 클래스의 바이트코드를 조작하는 라이브러리를 사용한다.
✅ CGLIB 바이트코드 조작 라이브러리
@Test
void configurationDeep() {
ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
// AppConfig도 스프링 빈으로 등록된다.
AppConfig bean = ac.getBean(AppConfig.class);
System.out.println("bean = " + bean.getClass());
// 출력 : bean = class hello.core.AppConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$bd479d70
}
출력 값을 보면, 클래스 명에 xxxCGLIB 이 붙는다.
이는 내가 만든 클래스가 아니라, 스프링이 CGLIB이라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용한 결과다.
AppConfig 클래스를 상속받은 임의의 다른 클래스를 만들고, 그 다른 클래스를 스프링 빈으로 등록한 것이다.
여기서 임의의 다른 클래스는 바이트 코드 조작으로 인해 작성되어 있고, 이것이 싱글톤을 보장해준다.
따라서, @Bean이 붙은 메서드마다 이미 스프링 빈이 존재하면 존재하는 빈을 반환하고, 스프링 빈이 없으면 새로 생성해서 스프링 빈으로 등록하고 반환하는 코드가 동적으로 생성된다.
이 덕분에 싱글톤이 보장될 수 있다.
따라서 @Configuration 없이 @Bean만 적용한다면, 스프링 빈에는 등록이 되긴 하는데 싱글톤 패턴이 깨져버린다.
그러므로, 스프링 설정 정보는 항상 @Configuration을 잊지말고 사용해야 한다.
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