05. 싱글톤 컨테이너

 

웹 애플리케이션과 싱글톤

이전 시간에 만들었던 스프링 없는 순수한 DI 컨테이너인 AppConfig는 요청을 할 때 마다 객체를 새로 생성했다.

만약, 고객 트래픽이 초당 100이면 초당 100개의 객체가 생성되어야 한다. 이는 메모리 낭비가 매우 심하다.

따라서 객체는 딱 1개만 생성되고 이를 모두가 공유하도록 설계하여야 한다.

이게 싱글톤 패턴이다.

 

싱글톤 패턴

클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성.

private 생성자를 사용하여 누군가가 임의로 new를 사용하는 것을 막는다.

public class SingletonService {

    private static final SingletonService instance = new SingletonService();

    public static SingletonService getInstance() {
        return instance;
    
    private SingletonService() {
    }
    public void logic() {
        System.out.println("싱글톤 객체 로직 호출");
    }
}

생성자를 private으로 선언하였고, static 영역에 객체를 딱 1개만 생성해두었다.

오직 getInstance()로만 조회가 가능하다.

 

test

@Test
@DisplayName("싱글톤 패턴을 적용한 객체 사용")
public void singletonServiceTest() {

        SingletonService singletonService1 = SingletonService.getInstance();

        SingletonService singletonService2 = SingletonService.getInstance();

        System.out.println("singletonService1 = " + singletonService1);
        System.out.println("singletonService2 = " + singletonService2);
        // singletonService1 == singletonService2
        assertThat(singletonService1).isSameAs(singletonService2);
        singletonService1.logic();
        }

만약 new로 생성하려하면 오류가 발생한다.

 

싱글톤 패턴 문제점

싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.

의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다.

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

 

싱글톤 컨테이너

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

지금까지 우리가 학습한 스프링 빈이 바로 싱글톤으로 관리되는 빈

 

스프링 컨테이너

싱클톤으로 관리하므로 지저분한 코드 x.

 

test

@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);
        }

 

하나의 객체를 생성하고 이를 공유하는 것을 볼 수 다.

 

주의점

객체를 공유해선 안되며, 무상태가 되어야 한다.

유지가 된다면 한 고객의 정보를 조회했을 때 다른 고객의 정보가 나올 수 있다.

 

package hello.core.singleton;
public class StatefulService {
    private int price; 
    public void order(String name, int price) {
        System.out.println("name = " + name + " price = " + price);
        this.price = price;
    }
    public int getPrice() {
        return price;
    }
}

package hello.core.singleton;
        import org.assertj.core.api.Assertions;
        import org.junit.jupiter.api.Test;
        import org.springframework.context.ApplicationContext;
        import
        org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
        import org.springframework.context.annotation.Bean;
public class StatefulServiceTest {
    @Test
    void statefulServiceSingleton() {
        ApplicationContext ac = new
                AnnotationConfigApplicationContext(TestConfig.class);
        StatefulService statefulService1 = ac.getBean("statefulService",
                StatefulService.class);
        StatefulService statefulService2 = ac.getBean("statefulService",
                StatefulService.class);

        statefulService1.order("userA", 10000);

        statefulService2.order("userB", 20000);

        int price = statefulService1.getPrice();

        System.out.println("price = " + price);
        Assertions.assertThat(statefulService1.getPrice()).isEqualTo(20000);
    }
    static class TestConfig {
        @Bean
        public StatefulService statefulService() {
            return new StatefulService();
        }
    }
}

 

 

여기서 statefulService1의 Price를 요구하였으므로  Price는 10000이 되어야하는데, 20000과 같음을 확인할 수 있다.

이는 Price의 값이 현재의 값으로 계속 변하고 있기 때문이다.

항상 조심하자.

@Configuration과 싱글톤

다음을 살펴보자.

@Configuration
public class AppConfig {
    @Bean
    public MemberService memberService() {
        return new MemberServiceImpl(memberRepository());
    }
    @Bean
    public OrderService orderService() {
        return new OrderServiceImpl(
                memberRepository(),
                discountPolicy());
    }
    @Bean
    public MemberRepository memberRepository() {
        return new MemoryMemberRepository();
    }
}

여기서는 MemberService와 OrderService 빈을 만드는 코드를 보면 둘다 memberRepository()를 호출하는데, 결과적으로 MemoryMemberRepository가 2개 생성된다.

하지만 테스트를 해보면 같은 인스턴스를 공유한다.

어떻게 싱글톤이 깨지게 되는 것을 해결할까?

 

@ Configuration과 바이트코드 조작의 마법

 

스프링 컨테이너는 싱글톤 레지스트리이므로 스프링 빈이 싱글톤이 되도록 보장해야 한다.

스프링은 클래스의 바이트코드를 조작하는 라이브러리를 사용한다.

@Test
void configurationDeep() {
        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
        AppConfig bean = ac.getBean(AppConfig.class);

        System.out.println("bean = " + bean.getClass());

사실 AnnotationConfigApplicationContext 에 파라미터로 넘긴 값은 스프링 빈으로 등록된다.

그래서 AppConfig 도 스프링 빈이 된다.

AppConfig 스프링 빈을 조회해서 클래스 정보를 출력해보면

순수한 자바 클래스라면

class hello.core.AppConfig

라고 출력되어야 하지만,

class hello.core.AppConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$bd479d7

로 출력됨을 확인할 수 있다.

 

이는 스프링이 CGLIB라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용해 AppConfig 클래스를 상속받은 임의의 다른 클래스를 만들어버리고 그 다른 클래스를 스프링 빈으로 등록한 것이다.

 

말이 너무 어려운데 그림으로 살펴보면

 

이렇게 임의의 클래스가 싱글톤이 되는 것을 보장해준다.

만약 스프링 빈이 존재하면 존재하는 빈을 반환하고,

없으면 생성해서 스프링 빈으로 등록하고 반환하는 것이 동적으로 만들어진다.

이로 인해 싱글톤이 보장된다.

만약 CGLIB를 사용하지 않으면 우리가 원하는 만큼 호출되고 그로 인해 인스턴스도 다르게 만들어 진다.

 

따라서 스프링 설정정보는  항상 @Configuration을 사용하자.