[Spring] 싱글톤 컨테이너

웹 애플리케이션과 싱글톤

 

스프링은 태생이 기업용 온라인 서비스 기술을 지원하기 위해 탄생했다.

웹 애플리케이션은 보통 여러 고객이 동시에 요청을 한다.

 

-> 우리가 만들었던 스프링 없는 순수한 DI 컨테이너인 AppConfig는 요청을 할 때 마다 객체를 새로 생성한다.

-> 고객 트래픽이 초당 100이 나오면 초당 100개 객체가 생성되고 소멸된다 메모리 낭비가 심하다.

-> 해결 방안은 해당 객체가 딱 1개만 생성되고 공유하도록 설계하면 된다. (싱글톤 패턴)

 

싱글톤 패턴

• 클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴
• 객체 인스턴스를 2개 이상 생성하지 못하도록 막아야 한다.
• private 생성자를 사용해서 외부에서 임의로 new 키워드를 사용하지 못하도록 막아야 한다.

싱글톤 패턴을 적용한 예제 코드를 보자,

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");
    }
}

 

 

싱글톤 패턴을 사용하는 테스트 코드를 보자.

package hello.core.singleton;

import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;

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

public class singletonServiceTest {

    @Test
    @DisplayName("싱글톤 패턴을 적용한 객체 사용")
    public void singletonServiceTest() {
        //private으로 생성자를 막아두었다. 컴파일 오류가 발생한다.
        //new SingletonService();

        //1. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
        SingletonService singletonService1 = SingletonService.getInstance();

        //2. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
        SingletonService singletonService2 = SingletonService.getInstance();

        //참조값이 같은 것을 확인
        System.out.println("singletonService1 = " + singletonService1);
        
        System.out.println("singletonService2 = " + singletonService2);
        // singletonService1 == singletonService2
        assertThat(singletonService1).isSameAs(singletonService2);
        singletonService1.logic();
    }

}

호출할 때 마다 같은 객체 인스턴스를 반환하는 것을 확인할 수 있다.

 

참고: 싱글톤 패턴을 구현하는 방법은 여러가지가 있다. 여기서는 객체를 미리 생성해두는 가장 단순하고 안전한 방법을 선택했다.

 

 

싱글톤 패턴 문제점

• 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
• 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다. -> DIP를 위반한다.
• 클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다.
• 테스트하기 어렵다.
• 내부 속성을 변경하거나 초기화 하기 어렵다
• private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다. (즉, 유연성이 떨어진다.)

 

싱글톤 컨테이너

스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤(1개만 생성)으로 관리한다. 지금까지 우리가 학습한 스프링 빈이 바로 싱글톤으로 관리되는 빈이다.

 

 

• 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
• 스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 한다.

스프링 컨테이너를 사용하는 테스트 코드

@Test
	@DisplayName("스프링 컨테이너와 싱글톤")
	void springContainer() {
		ApplicationContext ac = new
				AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
		//1. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
		MemberService memberService1 = ac.getBean("memberService",
				MemberService.class);
		//2. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
		MemberService memberService2 = ac.getBean("memberService",
				MemberService.class);
		//참조값이 같은 것을 확인
		System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
		System.out.println("memberService2 = " + memberService2);
		//memberService1 == memberService2
		assertThat(memberService1).isSameAs(memberService2);
	}

 

 

싱글톤 컨테이너 적용후

스프링 컨테이너 덕분에 고객의 요청이 올 때 마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 재사용할 수 있다

 

싱글톤 방식의 주의점

 

싱글톤 방식에서는 여러 클라이언트가 하나의 객체 인스턴스를 공유하기 때문

싱글톤 객체는 상태를 유지(stateful)하게 설계하면 안됩니다.

 

무상태(stateless)로 설계해야 합니다.

 

무상태란?

• 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안됩니다.
• 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안됩니다.
• 가급적 읽기만 가능해야 합니다.
• 필드 대신에 자바에서 공유되지 않는, 지역변수, 파라미터, ThreadLocal등을 사용해야 합니다.

 

 

@Configuration과 싱글톤

 

 

@Configuration

@Configuration은 스프링 설정 클래스를 선언하는 애노테이션입니다.

 

해당 애노테이션을 사용함으로써, 스프링 빈과 관련된 설정 클래스임을 명시하는 기능과 동시에 추가적인 기능을 하나 더 가지고 있습니다.

 

바로 싱글톤과 관련된 기능입니다.

 

@Configuration
public class AppConfig {

    @Bean
    public MemberService memberService() { //스프링 빈에 등록될때는 기본적으로 메서드 이름으로 등록
        return new MemberServiceImpl(memberRepository());
    }
    @Bean
    public OrderService orderService() {
        return new OrderServiceImpl(memberRepository(), discountPolicy());
    }
    @Bean
    public MemoryMemberRepository memberRepository() {
        return new MemoryMemberRepository();
    }
    @Bean
    public RateDiscountPolicy discountPolicy() {
        return new RateDiscountPolicy();
    }
}

위 코드에 따르면 memberService와 orderService에서 MemoryMemberRepository를 2번 호출해주어야 합니다.

 

그러나 막상 확인해보면 memberRepository는 단 한번만 호출됩니다.

 

이는 @Configuration이 객체를 싱글톤으로 관리하기 때문에 발생하는 현상입니다.

 

 

@Configuration을 적용하지 않고, @Bean만 적용하면?

@Bean만 사용해도 스프링 빈으로 등록되지만, 싱글톤을 보장하지 않는다.

memberRepository() 처럼 의존관계 주입이 필요해서 메서드를 직접 호출할 때 싱글톤을 보장하지 않는다.

 

스프링 설정 정보는 항상 @Configuration 을 사용하자.

 

 

 

 

Reference

https://www.inflearn.com/course/%EC%8A%A4%ED%94%84%EB%A7%81-%ED%95%B5%EC%8B%AC-%EC%9B%90%EB%A6%AC-%EA%B8%B0%EB%B3%B8%ED%8E%B8/dashboard