웹 애플리케이션과 싱글톤
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대부분의 스프링 애플리케이션은 웹 애플리케이션이다. 물론 웹이 아닌 애플리케이션 개발도 개발 가능하다.
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웹 애플리케이션은 보통 여러 고객이 동시에 요청을 한다
test→singleton→SingletonTest생성 -
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.
해결방안은 해당 객체가 딱 1개만 생성되고, 공유하도록 설계하면 된다.
→ 싱글톤 패턴
싱글톤 패턴
싱글톤 패턴
- 클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴이다.
- 객체 인스턴스를 2개 이상 생성하지 못하도록 막아야 한다.
- private 생성자를 사용해서 외부에서 임의로 new 키워드를 사용하지 못하도록 막아야 한다
test→singleton→SingletonService
- static 영역에 객체 instance를 미리 하나 생성해서 올려둔다.
- 이 객체 인스턴스가 필요하면 오직 getInstance() 메서드를 통해서만 조회할 수 있다. 이 메소드를 호출하면 항상 같은 인스턴스를 반환한다.
- 오직 1개 인스턴스만 존재해야 하므로 생성자를 private으로 외부에서 new로 객체 인스턴스가 생성되는 것을 막는다
test→singleton→SingletonTest수정
-> 호출할 때마다 같은 객체 인스턴스를 반환하는 것을 확인할 수 있다!
싱글톤 패턴을 적용하면 고객의 요청이 올 때 마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 사용할 수 있다.
문제점
- 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
- 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다. DIP를 위반한다.
ex)MemberServiceImpl.getInstance() - 클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다.
- 테스트하기 어렵다.
-> 인스턴스를 미리 설정했기 때문 - 내부 속성을 변경하거나 초기화하기 어렵다.
- private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다.
- 결론적으로 유연성이 떨어진다.
-> DI를 적용하기 어려움.
싱글톤 컨테이너
- 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
- 객체를 하나만 생성해서 관리
- 스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 한다. 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라 한다.
- 스프링 컨테이너의 이런 기능 덕분에 싱글턴 패턴의 모든 단점을 해결하면서 객체를 싱글톤으로 유지할 수 있다.
- 싱글톤 패턴을 위한 지저분한 코드가 들어가지 않아도 된다.
- DIP, OCP, 테스트, private 생성자로부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있다
test→singleton→SingletonTest(스프링 컨테이너 적용)
고객의 요청이 올 때 마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 재사용 가능!
싱글톤 방식의 주의점
- 싱글톤 패턴, 싱글톤 컨테이너같은 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체는 상태를 유지하게 설계하면 안된다.
- 무상태로 설계해야함
- 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.
- 스프링 빈의 필드에 공유 값을 설정하면 큰 장애가 발생할 수 있다!
test→singleton→StatefulService
ThreadA가사용자A코드를 호출하고ThreadB가사용자B코드를 호출한다 가정하자.StatefulService의 price 필드는 공유되는 필드인데, 특정 클라이언트가 값을 변경한다.- 사용자A의 주문금액은 10000원이 되어야 하는데, 20000원이라는 결과가 나왔다.
공유필드는 조심해야 한다! 스프링 빈은 항상 무상태(stateless)로 설계하자
@Configuration과 싱글톤
AppConfig
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memberService->new MemoryMemberRepository()호출 -
orderService->new MemoryMemberRepository()호출 -
결과적으로 각각 다른 2개의
MemoryMemberRepository가 생성되면서 싱글톤이 깨지는 것처럼 보인다.스프링 컨테이너는 이 문제를 어떻게 해결할까?
public class MemberServiceImpl implements MemberService {
private final MemberRepository memberRepository;
//테스트 용도
public MemberRepository getMemberRepository() {
return memberRepository;
}
}
public class OrderServiceImpl implements OrderService {
private final MemberRepository memberRepository;
//테스트 용도
public MemberRepository getMemberRepository() {
return memberRepository;
}
}
test→singleton→ConfigurationSingletonTest
MemberService, OrderService가 memberRepository의 같은 MemoryMemberRepository 객체 인스턴스를 참조하는지 확인
- 확인해보면
memberRepository인스턴스는 모두 같은 인스턴스가 공유되어 사용된다. AppConfig의 자바 코드를 보면 분명히 각각 2번new MemoryMemberRepository호출해서 다른 인스턴스가 생성되어야 하는데?- 혹시 두 번 호출이 안되는 것인지 실험을 통해 알아보자
AppConfig호출 로그 추가 후 테스트ConfigurationSingletonTest
->memberRepository가 3번 호출되어야 하지만 1번만 호출된다.
-> 스프링이 최대한 싱글톤을 유지하게 해주는 것을 알 수 있다!
@Configuration과 바이트코드 조작의 마법
스프링 컨테이너는 싱글톤 레지스트리다. 따라서 스프링 빈이 싱글톤이 되도록 보장해주어야 한다.
저 자바 코드를 보면 분명 3번 호출되어야 하는 것이 맞다.
그래서 스프링은 클래스의 바이트코드를 조작하는 라이브러리를 사용한다.
-> @Configuration 을 적용한 AppConfig를 보면 됨
ConfigurationSingletonTest→configurationDeep추가
- 예상 결과
class hello.core.AppConfig- 실제 결과
bean = class hello.core.AppConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$bd479d70
직접 만든 클래스가 아니라 스프링이 CGLIB라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용해서 AppConfig 클래스를 상속받은 임의의 다른 클래스를 만들고, 그 다른 클래스를 스프링 빈으로 등록한 것이다.
- 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 메소드마다 이미 스프링 빈이 존재하면 존재하는 빈을 반환하고, 스프링 빈이 없으면 생성해서 스프링 빈으로 등록하고 반환하는 코드가 동적으로 만들어진다.- 덕분에 싱글톤이 보장되는 것이다
@Configuration을 적용하지 않고,@Bean만 적용하면 어떻게 될까?
AppConfig의 @Configuration삭제 후 실행 결과
call AppConfig.memberService
call AppConfig.memberRepository
call AppConfig.orderService
call AppConfig.memberRepository
call AppConfig.memberRepository
bean = class hello.core.AppConfig
// AppConfig가 CGLIB 기술 없이 순수한 AppConfig로 스프링 빈에 등록된 것을 확인가능
-> 1번은 @Bean에 의해 스프링 컨테이너에 등록하기 위해
-> 2번은 memberRepository()를 호출하면서 생성됨- 인스턴스가 같은지 테스트
당연히 인스턴스가 같은지 테스트 하는 코드도 실패하고, 각각 다 다른 MemoryMemberRepository 인스턴스를 가지고 있다.
정리
@Bean만 사용해도 스프링 빈으로 등록되지만, 싱글톤을 보장하지 않는다.memberRepository()처럼 의존관계 주입이 필요해서 메소드를 직접 호출할 때 싱글톤을 보장하지 않는다.
- 스프링 설정 정보는 항상
@Configuration을 사용해야 한다.
