싱글톤 컨테이너

gudals-kim·2023년 8월 9일

싱글톤 싱글톤 컨테이너

스프링

목록 보기

3/3

🍃 싱글톤 컨테이너

스프링 컨터이너는 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리하기 때문에 싱글톤 컨테이너 역할을 한다.

1. 싱글톤 패턴

클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴

public class SingletonService {
    //1. static 영역에 객체를 딱 1개만 생성해둔다.
    private static final SingletonService instance = new SingletonService();
 
    //2. public으로 열어서 객체 인스터스가 필요하면 이 static 메서드를 통해서만 조회하도록
    //허용한다
    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");
    }
}

private 생성자를 사용해서 외부에서 임의로 new 키워드를 사용하지 못하도록 막는다.

2. 싱글톤 패턴의 장점

인스턴스가 단 하나이기 때문에 인스턴스를 생성할때 드는 비용이 줄어든다.
- 메모리 측면의 이점
  - static을 사용하여 별도의 메모리 영역을 받으면서 한번의 new 연산자로 인스턴스를 사용하기 때문에 메모리 낭비를 방지할 수 있다.
- 속도 측면의 이점
  - 생성된 인스턴스를 사용할 때는 이미 생성된 인스턴스를 활용하여 속도 측면에 이점이 있다.
- 데이터 공유에 이점
  - 전역 인스턴스이기 때문에 다른 클래스의 인스턴스들이 데이터를 공유할 수 있다.

✅ 싱글톤 패턴의 단점

싱글톤 패턴을 구현하는 코드가 추가된다.
의존 관계상 클라이언트가 구현체 클래스에 의존하게 된다.
- → DIP 위반
- → OCP 위반할 가능성이 높다
private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다.
유연성이 떨어져서 안티패턴으로 불리기도 한다.
동시성 문제가 발생할 수 있다.

✅ 싱글톤 패턴을 활용하는 사례

싱글톤 패턴은 보통 객체가 리소스를 많이 차지하는 역할을 하는 무거운 클래스일때 사용된다.

대표적으로 데이터베이스 연결 모듈에 많이 사용된다.

데이터 베이스에 접속하는 작업은 무거운 작업에 속하며, 한번만 객체를 생성하고 돌려 쓰면 되지 굳이 여러번 생성할 필요가 없기 때문입니다.

이밖에도 **디스크 연결**, **네트워크 통신**, **DBCP 커넥션 풀**, **스레드 풀**, **캐시**, **로그 기록 객체** 등에 이용된다.

❗ 싱글톤 패턴 설계 시 주의점

싱글톤 방식은 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 항상 상태를 유지(stateful) 하게 설계하면 안된다.

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

package hello.core.singleton;
 
public class StatefulService {
 
    private int price; //상태를 유지하는 필드
 
    public int order(String name, int price){
        System.out.println("name = " + name + "price = "+price);
        this.price = price; //여기가 문제!! -> 상태를 유지하게 설계됨
    }
 
    public int getPrice() {
        return price;
    }
}

public class StatefulServiceTest {
 
    @Test
    void statefulServiceSingleton() {
        AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(TestConfig.class);
        StatefulService statefulService1 = ac.getBean(StatefulService.class);
        StatefulService statefulService2 = ac.getBean(StatefulService.class);
 
        //ThreadA : A사용자 10000원주문
        statefulService1.order("userA", 10000);
        //ThreadA : B사용자 20000원주문
        statefulService2.order("userB", 20000);
 
        //ThreadA: 사용자A 주문 금액 조회
        int price = statefulService1.getPrice();
        //ThreadA: 사용자A는 10000원을 기대했지만, 기대와 다르게 20000원 출력
        System.out.println("price = " + price);
 
        Assertions.assertThat(statefulService1.getPrice()).isEqualTo(20000);
    }
    static class TestConfig{
        @Bean
        public StatefulService statefulService() {
            return new StatefulService();
        }
    }
}

사용자 A가 10000원을 주문하고, 조회하기 전에 사용자 B가 20000원을 주문하면, this.price = price 때문에 A가 주문을 조회 했을때, 10000원이 아닌 20000원이 나온다. → price 필드를 공유하기 때문이다.!

💡 싱글톤으로 관리되는 스프링 `빈(객체)`은 항상 **`무상태(stateless)`**로 **설계해야한다.**

2. 싱글톤 컨테이너란?

싱글톤 패턴의 단점을 보완하기 위해 나온 것이 스프링의 싱글톤 레지스트리이다. 스프링 컨테이너가 싱글톤 레지스트리의 역할을 하여 빈을 싱글톤으로 관리한다.

스프링 컨테이너는 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리해준다.
싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 **싱글톤 레지스트리**라고 한다.
싱글톤 레지스트리 덕분에 싱글턴 패턴의 단점을 해결하면서 객체를 싱글톤으로 유지가 가능하다.
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 제공**한다. → `빈 스코프`

3. @Configuration

@Configuration 어노테이션를 클래스에 붙이면 @Bean객체들을 싱글톤으로 관리해준다.

@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();
      }
}

memberService 를 보면 memberRepository 를 호출한다.
- → MemoryMemberRepository 를 생성 호출한다.
orderService 를 보면 memberRepository를 호출한다.
- → MemoryMemberRepository 를 생성 호출한다.

이렇게 되면, 각각 다른 2개의 MemoryMemberRepository 가 생성되면서 싱글톤이 깨지는 것처럼 보인다.

하지만, 테스트를 통해 확인 해본 결과는 같은 인스턴스를 가리킨다.

이렇게 되는 이유는 @Configuration과 바이트코드 조작에 비밀이 있다.

⁉ @Configuration과 바이트코드 조작

@Test
    void configurationDeep() {
        // 이 과정에서 Appconfig 도 스프링 빈으로 등록된다
        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

        // Appconfig 조회
        AppConfig bean = ac.getBean(AppConfig.class);

        // 클래스 타입 출력
        System.out.println("bean = " + bean.getClass());

    }
// 출력 - > bean = class hello.core.AppConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$f1bf9c1