김영한 님의 스프링 핵심 원리 - 기본편 강의를 보고 작성한 내용입니다.
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
1. 웹 어플리케이션과 싱글톤
- 웹 어플리케이션은 보통 여러 고객이 동시에 요청 --> 스프링 없는 순수한 DI 컨테이너는 고객이 요청한만큼 객체가 생성됨
1-1. 테스트 코드로 확인
@Test
@DisplayName("스프링이 없는 순수한 DI 컨테이너")
void pureContainer() {
AppConfig appConfig = new AppConfig();
// 1. 조회 : 호출할 때마다 객체를 생성하는지
MemberService memberService1 = appConfig.memberService();
// 2. 조회 : 호출할 때마다 객체를 생성하는지
MemberService memberService2 = appConfig.memberService();
System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
System.out.println("memberService2 = " + memberService2);
assertThat(memberService1).isNotSameAs(memberService2);
}
-
스프링 없는 순수한 DI 컨테이너인 AppConfig는 요청을 할 때 마다 객체를 새로 생성한다
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고객 트래픽이 초당 100이 나오면 초당 100개 객체가 생성되고 소멸된다 --> 메모리 낭비가 심하다
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해결방안은 해당 객체가 딱 1개만 생성되도록 하고, 이 객체를 공유하도록 설계하면 된다 --> 싱글톤 패턴
2. 싱글톤 패턴
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클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴
- 하나의 JVM 안에서는 객체 인스턴스가 딱 1개만 생성되도록
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스프링에서는 스프링 컨테이너가 객체를 싱글톤으로 만들어서 관리해준다
2-1. 싱글톤 패턴 구현 예시
public class SingletonService {
// static 영역에 객체를 딱 1개만 생성
private static final SingletonService instance = new SingletonService();
// 조회 시 사용하는 메소드
public static SingletonService getInstance() {
return instance;
}
// private 생성자
private SingletonService() { }
public void logic() {
System.out.println("싱글톤 객체 로직 호출");
}
}-
private static final SingletonService instance = new SingletonService(): static 영역에 객체 instance를 미리 하나 생성해서 올려둔다 -
이 객체 인스턴스가 필요하면 오직
getInstance()메서드를 통해서만 조회할 수 있다. 이 메서드를 호출하면 항상 같은 인스턴스를 반환한다 -
딱 1개의 객체 인스턴스만 존재해야 하므로, 생성자를
private으로 선언해서 혹시라도 외부에서new키워드로 객체 인스턴스가 생성되는 것을 막는다 ( 2개 이상 생성하지 못하도록 막는다 )
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싱글톤 패턴을 구현하는 방식은 매우 다양함
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위의 방식은 객체를 미리 생성해두는 방식을 사용 ( 단순하고 안전 )
2-2. 테스트 코드로 확인
@Test
@DisplayName("싱글톤 패턴을 적용한 객체 사용")
void singletonService() {
SingletonService singletonService1 = SingletonService.getInstance();
SingletonService singletonService2 = SingletonService.getInstance();
System.out.println("singletonService1 = " + singletonService1);
System.out.println("singletonService2 = " + singletonService2);
assertThat(singletonService1).isSameAs(singletonService2);
}
-
두 객체가 같은 객체임을 확인
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싱글톤 패턴을 적용하면 요청이 올 때 마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유해서 사용
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그러나 싱글톤 패턴에도 여러 문제점이 존재
3. 싱글톤 패턴의 문제점
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싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다
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의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다 --> DIP를 위반한다
- 객체를 꺼낼 때
구체클래스.getInstance()를 사용해야함
- 객체를 꺼낼 때
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클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다
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테스트하기 어렵다
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내부 속성을 변경하거나 초기화 하기 어렵다
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private 생성자를 사용하기 때문에 자식 클래스를 만들기 어렵다
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유연성이 떨어진다
- DI 적용이 어렵다
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안티패턴으로 불리기도 한다
4. 싱글톤 컨테이너
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스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다
- 컨테이너는 객체를 하나만 생성해서 관리한다
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스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 한다
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이렇게 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라 한다
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스프링 컨테이너의 이런 기능 덕분에 싱글턴 패턴의 모든 단점을 해결하면서 객체를 싱글톤으로 유지할 수 있다
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싱글톤 패턴을 위한 지저분한 코드가 들어가지 않아도 된다
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DIP, OCP, 테스트, private 생성자로 부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있다
-
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스프링 빈이 바로 싱글톤으로 관리되는 빈이다
4-1. 테스트 코드로 확인
@Test
@DisplayName("스프링 컨테이너와 싱글톤")
void springContainer() {
ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
MemberService memberService1 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);
MemberService memberService2 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);
System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
System.out.println("memberService2 = " + memberService2);
assertThat(memberService1).isSameAs(memberService2);
}
5. 싱글톤 방식 사용 시, 주의점
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싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체는 상태를 유지(stateful)하게 설계하면 안된다
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무상태(stateless)로 설계해야 한다
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특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안된다
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특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안된다
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가급적 읽기만 가능해야 한다 ( 수정하면 안된다 )
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필드 대신에 자바에서 공유되지 않는 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야 한다
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스프링 빈의 필드에 공유 값을 설정하면 정말 큰 장애가 발생할 수 있다
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
}
}- price가 공유되는 필드이기 때문에 아래처럼 price 필드를 없애고 공유되지 않는 parameter를 사용하도록 order() 수정
public class StatefulService {
public int order(String name, int price) {
return price;
}
}6. @Configuration과 싱글톤
public class AppConfig {
@Bean
public MemberService memberService() {
return new MemberServiceImpl(memberRepository());
}
@Bean
public MemberRepository memberRepository() {
return new MemoryMemberRepository();
}
@Bean
public OrderService orderService() {
return new OrderServiceImpl(memberRepository(), discountPolicy());
}
}-
memberService() 호출 ➜ memberRepository() 호출 ➜ return new MemoryMemberRepository()
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orderService() 호출 ➜ memberRepository() 호출 ➜ return new MemoryMemberRepository()
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각각 다른 2개의
MemoryMemberRepository가 생성되면서 싱글톤이 깨지는 것 처럼 보인다 -
하지만 실제로 확인해보면 그렇지 않다 (아래 사진 참고)
6-1. memberRepository 객체 확인
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첫 번째는 memoryRepository
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두 번째는 memberService에 의한 memoryRepository
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세 번째는 orderService에 의한 memoryRepository
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결론 : memberRepository 인스턴스는 모두 같은 인스턴스가 공유되어 사용됨
6-2. 호출 확인
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스프링 컨테이너가 스프링 빈에 등록하기 위해 @Bean이 붙어있는 memberRepository() 호출
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memberService() 로직에서 memberRepository() 호출
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orderService() 로직에서 memberRepository() 호출
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memoryRepository()가 총 세 번 호출된다고 생각할 수 있는데 실제로는 1번만 호출됨 ( 이유는
@Configuration때문인데 자세한 설명은 아래 참고 )
6-3. AppConfig 확인
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AnnotationConfigApplicationContext에 파라미터로 넘긴 값은 스프링 빈으로 등록된다 -
AppConfig스프링 빈을 조회해서 클래스 정보를 출력하면 위와 같이 출력된다 -
순수한 클래스라면
class com.ghkwhd.core.AppConfig로 출력되어야 함 -
순수한 클래스와는 다르게 클래스 이름에
xxxCGLIB가 붙어있다
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내가 만든 클래스가 아니라 스프링이 CGLIB라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용해서 AppConfig 클래스를 상속받은 임의의 다른 클래스를 만들고, 그 다른 클래스를 스프링 빈으로 등록한 것이다
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바로 이 임의의 다른 클래스가 싱글톤이 보장되도록 해준다
6-4. 결론
@Bean만 사용해도 스프링 빈으로 등록되지만, 싱글톤을 보장하지 않는다- memberRepository() 처럼 의존관계 주입이 필요해서 메서드를 호출할 때 객체를 계속 생성하여 싱글톤을 보장하지 않는다
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@Configuration과 함께 사용해야 바이트코드를 조작하는 CGLIB 기술을 사용해 싱글톤을 보장- 싱글톤을 보장하기 위해 스프링 설정 정보에는 반드시
@Configuration를 사용
- 싱글톤을 보장하기 위해 스프링 설정 정보에는 반드시
@Bean이 붙은 메서드마다 이미 스프링 빈이 존재하면 존재하는 빈을 반환하고, 스프링 빈이 없으면 생성해서 스프링 빈으로 등록하고 반환하는 코드가 동적으로 만들어지기 때문에 싱글톤이 보장되는 것이다
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@Configuration이 없는 경우-
memberRepository() 가 여러 번 호출된다 ➜ 객체 여러 개 생성됨 ➜ 싱글톤 보장 X
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이 때 생성된 객체들은 스프링 빈이 아니다
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스프링 컨테이너에 등록된 객체가 아닌 다른 객체들임
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new키워드를 통해 객체를 생성한 것과 마찬가지 -
MemoryMemberRepository 인스턴스가 동일하지 않다
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