스프링 핵심 원리 - 기본편 (5) 싱글톤 컨테이너

강아람·2022년 8월 23일
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📖 웹 애플리케이션과 싱글톤

📚 순수 DI 컨테이너 (사용자가 직접 생성)

클라이언트의 요청을 받을 때마다 객체를 새로 생성

  • 메모리 낭비가 심하다.
@Test
@DisplayName("스프링 없는 순수한 DI 컨테이너")
void pureContainer() {
    AppConfig appConfig = new AppConfig();

    // 1. 조회 : 호출할 때마다 객체 생성
    MemberService memberService1 = appConfig.memberService();

    // 2. 조회 : 호출할 때마다 객체 생성
    MemberService memberService2 = appConfig.memberService();

    // 참조값이 다른 것을 확인
    System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
    System.out.println("memberService2 = " + memberService2);
}

실행 결과




📖 싱글톤 패턴

클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴


📚 싱글톤 패턴 적용

public class SingletonService {

    private static final SingletonService instance = new SingletonService();

    public static SingletonService getInstance() {
        return instance;
    }

    private SingletonService() {

    }   // 생성자가 private이므로 다른 곳에서 새로운 인스턴스 생성 불가

    public void logic() {
        System.out.println("싱글톤 객체 로직 호출");
    }
}

1) static 영역에 객체 instance를 생성
2) 이 인스턴스가 필요하면 getInstance() 메서드를 통해서만 접근 가능, 이 메서드를 호출할 때마다 항상 같은 인스턴스 반환
3) private 생성자를 통해 외부에서 new 키워드로 객체 인스턴스를 생성하는 것을 차단


📚 Test code

@Test
@DisplayName("싱글톤 패턴을 적용한 객체 사용")
void singletonServiceTest() {
    SingletonService singletonService1 = SingletonService.getInstance();
    SingletonService singletonService2 = SingletonService.getInstance();

    System.out.println("singletonService2 = " + singletonService2);
    System.out.println("singletonService1 = " + singletonService1);

    assertThat(singletonService1).isSameAs(singletonService2);
}

실행 결과


📚 싱글톤 패턴 문제점

  • 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
  • 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다. ▶ DIP 원칙을 위반한다.
  • 클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다.
  • 테스트하기 어렵다.
  • 내부 속성을 변경하거나 초기화하기 어렵다.
  • private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다.
  • 결론적으로 유연성이 떨어진다.



📖 싱글톤 컨테이너

싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.


  • 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴을 적용하지 않아도 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
  • 스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 하는데, 이렇게 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라고 한다.
  • 클라이언트의 요청이 올 때마다 객체를 생성하지 않고, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 재사용할 수 있다.



📖 싱글톤 방식의 주의점

🌟 무상태(stateless)로 설계해야 한다!!!

하나의 객체 인스턴스만을 생성, 공유하는 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 상태를 유지하게 설계하면 안된다.

  • 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안된다.
  • 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안된다.
  • 가급적 읽기만 가능해야 한다.
  • 필드 대신에 자바에서 공유되지 않는 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야 한다.



📖 @Configration과 싱글톤

스프링 컨테이너는 싱글톤을 보장해준다!

@Test
void configurationTest() {
    AnnotationConfigApplicationContext 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);

    MemberRepository memberRepository1 = memberService.getMemberRepository();
    MemberRepository memberRepository2 = orderService.getMemberRepository();

    System.out.println("memberService -> memberRepository = " + memberRepository1);
    System.out.println("orderSerivce -> memberRepository = " + memberRepository2);
    System.out.println("memberRepository = " + memberRepository);
}

실행 결과

👀 어떻게?




📖 @Configuration과 바이트코드 조작의 마법

💡 @Configuration class를 출력해보자!

@Test
void configurationDeep() {
    // 구성정보로 등록이 되면 스프링 빈에 등록된다!
    AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

    AppConfig bean = ac.getBean(AppConfig.class);
    System.out.println("bean = " + bean);
}

실행 결과
class 명에 xxxCGLIB가 붙은 것을 확인할 수 있다.

👉 AppConfig$$xxxCGLIB 가 AppConfig의 자식 클래스이기 때문에 AppConfig.class 타입으로도 검색이 가능했다!!


💻 CGLIB

  • 스프링이 CGLIB라는 바이트코드 조작 라이브러리를 이용해 AppConfig 클래스를 상속한 임의의 클래스를 생성해 그 클래스를 스프링 빈으로 등록한 것이다.
  • 임의 클래스가 싱글톤을 보장해주는 역할을 한다.
    • @Bean이 붙은 메서드마다 이미 스프링 빈이 존재하면 존재하는 빈을 반환하고, 스프링 빈이 없으면 생성해서 스프링 빈으로 등록하고 반환하는 코드가 동적으로 만들어진다.

👀 @Configuration 없이 @Bean을 적용할 경우

bean = class hello.core.AppConfig
우리가 정의한 순수 AppConfig 클래스가 출력된다.

정리

  • @Bean만 사용해도 스프링 빈으로 등록되지만 싱글톤을 보장하지 않는다.

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