[Spring] 싱글톤 컨테이너

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스프링 핵심 원리 - 기본편 - 인프런 | 강의

웹 애플리케이션과 싱글톤

• 순수한 DI 컨테이너는 요청할 때 마다 객체를 새로 생성한다. →메모리 낭비가 심하다. → 해당 객체가 딱 1개만 생성되고, 공유하도록 설계하면 된다. → 싱글톤 패턴

스프링 컨테이너는 위의 이유로 싱글톤 컨테이너이다.

싱글톤 패턴

• 클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴

ackage hello.core.singleton;

public class SingletonService {
    // 1. static 영역에 객체를 딱 1개만 생성한다.
    private static final SingletonService instance = new SingletonService();

    // 2. public으로 열어서 객체 인스턴스가 필요하면 이 static 메서드를 통해서만 조회하도록 허용한다. 
    // 이 메서드를 호출하면 항상 같은 인스턴스를 반환한다.
    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 패턴의 문제점

• 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
• 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다. → DIP 위반
• 클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다.
• 테스트하기 어렵다.
• 내부 속성을 변경하거나 초기화 하기 어렵다.
• private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다.
• 유연성이 떨어진다.
• 안티패턴으로 불리기도 한다.

 

싱글톤 컨테이너

스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리하는 싱글톤 컨테이너이다.

• 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
• 싱글톤 레지스트리: 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능
• 스프링 컨테이너는 위의 기능 덕분에 싱글톤 패턴의 모든 단점을 해결하면 객체를 싱글톤으로 유지할 수 있다.

싱글톤 패턴을 위한 지저분한 코드가 들어가지 않아도 된다.
DIP, OCP, 테스트, private 생성자로 부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있다.

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

 

싱글톤 방식의 주의점

• 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체는 상태 유지(stateful)하게 설계하면 안된다.
• 무상태(stateless)로 설계해야 한다.

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

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!
    }

    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: A사용자 10000원 주문
        statefulService1.order("userA", 10000);
        // ThreadB: B사용자 20000원 주문
        statefulService2.order("userB", 20000);

        // ThreadA: 사용자A 주문 금액 조회
        int price = statefulService1.getPrice();
        System.out.println("price = " + price); // 20000

        assertThat(statefulService1.getPrice()).isEqualTo(20000);
    }

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

• 테스트 결과 10000원이 아닌 20000원이 출력된다.
• statefulService1과 statefulService2는 같은 객체이므로 값이 10000원에서 20000원으로 변경됬다.

 

public class StatefulService {
    public int order(String name, int price){
        System.out.println("name = " + name + "price = " + price);
        return price;
    }
}

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

        // ThreadA: A사용자 10000원 주문
        int userAPrice = statefulService1.order("userA", 10000);
        // ThreadB: B사용자 20000원 주문
        int userBPrice = statefulService2.order("userB", 20000);

        // ThreadA: 사용자A 주문 금액 조회
        System.out.println("price = " + userAPrice);
    }

• 위 예제로 공유되지 않는 지역변수로 변경해서 해결

 

Configuration과 싱글톤

• 싱글톤을 보장할려면 @Configuration 필요하다.
• @Configuration을 적용한 AppConfig는 클래스 정보를 출력하면 클래스 명에 xxxCGLIB가 붙는다. (AppConfigCGLIB)
• 스프링이 CGLIB라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용해서 AppConfig클래스를 상속 받은 임의의 다른 클래스를 만들고, 그 다른 클래스를 스프링 빈으로 등록한다.
• 임의의 다른 클래스가 싱글톤을 보장되도록 해준다. (바이트 코드 조작)

@Configuration의 임의의 다른 클래스가 싱글톤을 보장되도록 해준다.