싱글톤 패턴

한동훈·2023년 3월 16일

Spring

목록 보기

2/6

싱글톤 패턴이란!

클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴이다

싱글톤 패턴을 사용하지 않을 경우:

@Test
@DisplayName("스프링 없는 순수한 DI 컨테이너")
void pureContainer() {
    AppConfig appConfig = new AppConfig();
    //1. 조회: 호출할 때 마다 객체를 생성
    MemberService memberService1 = appConfig.memberService();

    //2. 조회: 호출할 때 마다 객체를 생성
    MemberService memberService2 = appConfig.memberService();

    System.out.println("memberService1" + memberService1);
    System.out.println("memberService2" + memberService2);

    assertThat(memberService1).isNotSameAs(memberService2);
}

클라이언트가 요청을 할 때마다, 객체를 새로 생성한다. 이렇게 되면, 효율적이지 못하며, 요청이 많아질 경우 비용도 훨씬 많이 든다. 그렇게 때문에 싱글톤 패턴 디자인을 사용하여, 인스턴스를 하나면 생성하여, 공유한다?!

싱글톤 패턴을 적용할 경우:

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

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

    assertThat(singletonService1).isSameAs(singletonService2); //인스턴스 비교라 same
}
//스프링 컨데이너를 ㅅㅏ용하면, 스프링 컨테이너가 객체를 다 싱글톤으로 만들어서 관리해준다.

정리:

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 막아서 혹시라도 외부에서 new
키워드로 객체 인스턴스가 생성되는 것을 막는다.

싱글톤 패턴 문제점

싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다. 3. 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.
결론적으로 유연성이 떨어진다.
안티패턴으로 불리기도 한다

하지만!!!

싱글톤 컨테이너

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

이전에 설명한 컨테이너 생성 과정을 자세히 보자. 컨테이너는 객체를 하나만 생성해서 관리한다. 스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 한다. 이렇게 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 생성자로 부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있다.

@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);
}

한발 더 나아가기!

public class StatefulService {
//  private int price; // 상태를 유지하는 필드

  // 공유필드!!
  public int order(String name, int price) {
      System.out.println("name = " + name + " price = " + price);
  //  this.price=price; //여기가 문제!
      return price;
  }

  //public int getPrice(){
  //	return price;
  //    }
}  

class StatefulServiceTest {

@Test
void statefulServiceSingleton(){
    ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(TestConfig.class);
    StatefulService statefulService1 = ac.getBean(StatefulService.class);
    StatefulService statefulService2 = ac.getBean(StatefulService.class);

    // ThreadA : A사용자가 10000원 주문
    // 지역변수를 사용하자
    int userAPrice = statefulService1.order("userA", 10000);
    // ThreadB : B사용자가 20000원 주문
    int userBPrice = statefulService2.order("userB", 20000);
    // ThreadA : 사용자A가 주문 금액 조회
	// int price1 = statefulService1.getPrice();
    System.out.println("price1 = " + userAPrice); // 20000원이 출력된다.
	// int price2 = statefulService2.getPrice();
    System.out.println("price2 = " + userBPrice); // 20000원이 출력된다.
// Assertions.assertThat(statefulService1.getPrice()).isEqualTo(20000);
}

static class TestConfig{
    @Bean
    public StatefulService statefulService(){
        return new StatefulService();
    }
}

}
StatefulService 의 price 필드는 공유되는 필드인데, 특정 클라이언트가 값을 변경한다.
사용자A의 주문금액은 10000원이 되어야 하는데, 20000원이라는 결과가 나왔다.
실무에서 이런 경우를 종종 보는데, 이로인해 정말 해결하기 어려운 큰 문제들이 터진다.(몇년에 한번씩 꼭 만난다.)
진짜 공유필드는 조심해야 한다! 스프링 빈은 항상 무상태(stateless)로 설계하자.