싱글톤 컨테이너

싱글톤 패턴

• 클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴 이다.
• 그래서 객체 인스턴스르 2개 이상 생성하지 못하도록 해야한다.
• pricate 생성자를 사용해서 외부에서 임의로 new 키워드를 사용하지 못하도록 막아야한다.

public class SingletonService {

    //1. static 영역에 객체를 딱 1개만 생성
    private static final SingletonService instance = new SingletonService();
    
    //2. public 으로 열어서 객체 인스턴스가 필요하면 이 static 메서드를 통해서만 조회하도록 허용한다.
    public static SingletonService getInstance() {
        return instance;
    }
    
    //3. 생성자를 private으로 선언해서 외부에서 new 키워드를 사용한 객체 생성을 하지 못하게 막는다.
    private SingletonService() {
    }
    
    public void logic() {
        System.out.println("싱글톤 객체 로직 호출");
    }
}

싱글톤 패턴을 적용하면 고객의 요청이 올 때마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 사용할 수 있다. 하지만 싱글톤 패턴은 다음과 같이 여러가지 문제점들을 가진다.

 

 

문제점

• 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
  • static 필드로 해당 인스턴스를 미리 생성해두고,
  • 만들어둔 인스턴스의 참조를 반환하는 메서드를 정의
  • private 생성자
  • 기본적으로 위의 3가지가 들어간다.
• 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다. ➡ DIP 위반
  • getInstance() 한 것을 불러와야하기 때문에 인터페이스 참조로는 구현이 불가능
  • 구체 클래스를 참조해서 getInstance() 호출로 해당 인스턴스 참조 가져와야함
• 클라이언트가 구체 클래스에 의존하기 때문에 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다.
  • 구체 클래스가 바뀌면 클라이언트 코드도 바뀌어야하기 때문 ➡ OCP 위반
• 테스트하기 어렵다.
• 내부 속성을 변경하거나 초기화하기 어렵다.
• private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다. (상속한 클래스 생성하려면 부모 객체의 기본 생성자가 public으로 접근 가능해야한다.)
• 결론적으로 유연성이 많이 떨어진다.

 

Spring 싱글톤 컨테이너

스프링 컨테이너는 위와 같은 기존의 싱글톤 패턴의 문제점을 해결해준다.

우리가 학습한 스프링 빈이 바로 싱글톤으로 관리되는 빈이다.

• 스프링 컨테이너는 싱글턴 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
• 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라 한다.
• 스프링 컨테이너에 단일 인스턴스만을 가지는 기능 덕분에 기존의 문제점을 해결하면서 싱글톤으로 유지한다.
• 싱글톤 패턴을 위한 지저분한 코드가 들어가지 않아도 된다.
• DIP, OCP, 테스트, private 생성자로 부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있다

 

참고: 스프링의 기본 빈 등록 방식은 싱글톤이지만, 싱글톤 방식만 지원하는 것은 아니다. 
        요청할 때 마다 새로운 객체를 생성해서 반환하는 기능도 제공한다. 
        자세한 내용은 뒤에 빈 스코프에서 설명하겠다.

 

 

 

싱글톤 방식의 주의점

싱글톤 패턴이든, 스프링 같은 싱글톤 컨테이너를 사용하든,  객체 인스턴스를 하나만 생성해서 공유하는 싱글톤 방식은 

여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 상태를 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!
• 공유 필드 대신에 자바에서 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야 한다.
• 스프링 빈의 필드에 공유 값을 설정하면 정말 큰 장애가 발생할 수 있다

 

@Configuration 과 싱글톤

@Configuration의 역할이 무엇일까?

@Bean을 해주면 해당 인스턴스를 Bean에 등록해주는데, Configuration을 명시하는것과 안하는게 무슨차이일까?

 

@Configuration의 유무 차이는 각각의 인스턴스 call 횟수를 통해 확인 할 수 있다.

package hello.core;

import hello.core.discount.*;
import hello.core.member.*;
import hello.core.order.*;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

// @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(); //메모리 맴버리포지토리로 생성
    }
    @Bean
    public OrderService orderService(){
        System.out.println("call AppConfig.orderService");
        return new OrderServiceImpl(memberRepository(), discountPolicy());
    }
    @Bean
    public DiscountPolicy discountPolicy(){
        System.out.println("call AppConfig.discountPolicy");
        return new FixDiscountPolicy(); // 고정 할인 정책으로 생성
    }
}

@Test
@DisplayName("스프링 컨테이너와 싱글톤")
void springContainer() {
    ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
    //1. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
    MemberService memberService1 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);
    //2. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
    MemberService memberService2 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);
    //참조값이 같은 것을 확인
    System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
    System.out.println("memberService2 = " + memberService2);

    assertThat(memberService1).isSameAs(memberService2);
}

위와같이 AppConfig를 수정하고 테스트를 돌려보면,

 

@Configuration이 있는 경우, 모든 @Bean은 한번씩 호출되지만,

@Configuration이 없는 경우, 호출될때마다 call 로그가 찍혀 여러번의 호출이 일어나고 싱글톤보장이 안되었다.

 

@Configuration이 붙으면, AnnotationConfigApplicationContext 에 파라미터로 넘긴 값은 스프링 빈으로 등록된다.

그래서 AppConfig 도 스프링 빈이 된다.

@Test
void configurationDeep() {
    ApplicationContext ac = new
            AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
    //AppConfig도 스프링 빈으로 등록된다.
    AppConfig bean = ac.getBean(AppConfig.class);

    System.out.println("bean = " + bean.getClass());
    //출력: bean = class hello.core.AppConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$bd479d70
}

스프링이 CGLIB라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용해서 AppConfig 클래스를 상속받은

임의의 다른 클래스를 만들고, 그 다른 클래스를 스프링 빈으로 등록한 것이다!

CGLIB의 내부 기술을 이용해 무분별한 Method Call을 막고 싱글톤을 보장해준다.

 

 

 

참고

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스프링 핵심 원리 - 기본편 - 인프런 | 강의