스프링 핵심 원리 - 싱글톤

 

※ 본 포스팅은 21.10.15에 게시된 글을 이전한 것 입니다.

1. 싱글톤 패턴

클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴이다.

  1) 필요 이유

웹 애플리케이션은 보통 여러 고객이 동시에 요청을 한다. 싱글톤 패턴으로 설계하지 않은 프로젝트는 고객이 요청할 때마다 객체를 새로 생성한다.

다시 말해서 메모리 낭비가 심하다. 그래서 해당 객체가 오직 1개만 생성되고 공유하도록 설계하는 싱글톤 패턴을 사용하면 된다.

요즘 컴퓨터가 좋아서 속도는 늦지 않지만, 효율적으로 관리하기 위해 싱글톤 패턴을 사용한다.

 

  2) 싱글톤 코드

package hello.core.singleton;

public class SingletonService {
    private static final SingletonService instance= new SingletonService();
    public static SingletonService getInstance(){
        return instance;
    }
    private SingletonService(){
    }
}

private static final SingletonService instance= new SingletonService()

→ static : Class 영역이라 한 개만 생성됨

→ new SingletonService(): 구체화 의존

getInstance()

→ 이 객체 인스턴스가 필요하면 오직 이 메서드를 통해서만 조회할 수 있다.

private SingletonService()

→ 생성자를 private로 막아서 외부에서 new 키워드로 객체 인스턴스가 생성되는 것을 막는다.

 

  3) 문제점

     - 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어감.

     - 구체 클래스에 의존함. (DIP 위반 + OCP 원칙을 위반할 가능성이 높아짐)

     - 테스트하기 어려움

     - 내부 속성을 변경하거나 초기화하기 어려움.

     - private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어려움.

     - 유연성이 떨어짐

2. 싱글톤 컨테이너

스프링은 왜 위의 문제점이 있는데도 불구하고 싱글톤 컨테이너를 사용하는가?

→ 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤(1개만 생성)으로 관리한다.

→ 스프링 빈이 바로 싱글톤으로 관리되는 빈이다.

 

  1) 스프링 컨테이너

스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.

싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라 한다.

 

  2) 싱글톤 컨테이너 적용 후

 

스프링 컨테이너 덕분에 고객의 요청이 올 때마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 사용한다.

 

  3) 싱글톤 컨테이너 적용 코드

@Configuration
public class AppConfig {
    @Bean
    public MemberService memberService(){
        System.out.println("call AppConfig.memberService");
        return new MemberServiceImpl(memberRepository());
    }
    @Bean
    public MemberRepository memberRepository() {
        System.out.println("call AppConfig.memberRepository");
        return new MemoryMemberRepository();
    }
    @Bean
    public OrderService orderService(){
        System.out.println("call AppConfig.orderService");
        return new OrderServiceImpl(memberRepository(), discountPolicy());
    }
    @Bean
    public DiscountPolicy discountPolicy(){
        return new RateDiscountPolicy();
    }
}

@Configuration 을 통해 스프링 컨테이너에 등록된다.

@Bean을 통해 스프링 빈으로 등록

 

3. 싱글톤 방식의 주의점

싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체는 상태 유지(stateful) 하게 설계하면 안 된다.

무상태(stateless)로 설계해야 한다.

- 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안 된다.

- 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안 된다.

- 가급적 쓰기보단 읽기만 가능해야 한다.

- 필드 대신에 자바에서 공유되지 않는, 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야 한다.

 

예시 : 무상태로 설계하지 못한 구매 서비스

A 고객이 10000원짜리 상품을 구매하고 금액을 조회하는 사이에 B 고객이 20000원을 구매하였을 때

무상태로 설계하지 못한 서비스에서는 서로 값(price)라는 필드를 공유하기 때문에 A가 결제한 금액이 20000원으로 표시되게 된다. 

 

4. @Configuration과 바이트코드 조작

※@Configuration은 싱글톤을 위해 존재한다.

  1) 의문점

우리가 생각하는 것처럼 2번 호출하게 되면 싱글톤이 깨지게 되는 것이다.

 

  2) 해결 방식

스프링 컨테이너는 이 문제를 클래스의 바이트코드를 조작하는 라이브러리를 사용하여 스프링 빈이 싱글톤이 되도록 보장해 준다.

스프링이 CGLIB라는 바이트 코드 조작 라이브러리를 사용해, AppConfig 클래스를 상속받은 임의의 다른 클래스로 만들고 그 클래스를 스프링 빈으로 등록한 것이다.

 

  3) 스프링 컨테이너 동작 방식

@Bean이 붙은 메서드마다 이미 스프링 빈 이 존재하면 존재하는 빈을 반환하고, 없으면 생성하여 등록, 반환하는 코드가 동적으로 생성되는 것이다.

@Configuration이 없다면 @Bean을 사용하면 스프링 빈으로는 등록이 되지만, 순수한 자바 클래스가 호출되므로 싱글톤 패턴은 유지될 수 없다.

게다가, 의존관계 주입이 필요한 부분은 매서드를 직접 호출할 때 싱글톤을 보장하지 않아서 실제로 빨간 줄이 그어진다.

 

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