싱글톤 디자인 패턴

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• 싱글톤 컨테이너를 알기 전에 싱글톤 디자인 패턴을 알면 더 이해가 쉽다.

• 싱글톤(Singleton) 패턴이란 객체의 인스턴스가 오직 1개만 존재하는 패턴이다.

• 아래와 같이 생성자를 private로 지정하여 외부에서 객체를 생성할 수 없게 막고 static으로 애플리케이션이 생성될 때 딱 1개를 만들어주고 외부에는 getInstance() 통해 객체 인스턴스에 접근할 수 있게 한다.

  public class SingletonService {
  
      //애플리케이션 실행시점에 객체를 한개 생성하고 가지고있는다
      private static final SingletonService instance = new SingletonService();
  
      //객체를 사용할 때 처음 만든 객체1개를 갖고온다.
      public static SingletonService getInstance(){
          return instance;
      }
  
      //private 으로 생성자를 지정하면 외부에서 새로운 객체를 만들 수 없다.
      private SingletonService(){}
  
      public void login(){
          System.out.println("싱글톤 객체 로직 호출");
      }
  }

싱글톤 컨테이너

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싱글톤 패턴을 직접 추가하게 되면 코드의추가, DIP, OCP 위반을 해결하지만 스프링은 싱글톤 컨테이너를 사용하면서 문제점을 해결해준다.

• 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 코드를 적지 않아도 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.

• 스프링이 싱글톤 패턴의 단점(DIP,OCP위반, 지저분한 코드추가)을 해결하면서 객체를 싱글톤으로 유지한다.

• 스프링의 기본 전략은 싱글톤 패턴을 전략으로 한다. 요청(Request)를 받을 때 마다 객체가 새로 생성된다.

• 각 객체의 참조값이 다른 걸 보아서 싱글톤 패턴임을 알 수 있다.

     public class SingletonTest {
     @Test
         @DisplayName("스프링 없는 순수한 DI 컨테이너")
         void pureContainer(){
             AppConfig appConfig = new AppConfig();
             //1. 조회 : 호출할 때 마다 객체를 생성
             MemberService memberService1 = appConfig.memberService();
             //2. 조회 : 호출할 때 마다 객체를 생성
             MemberService memberService2 = appConfig.memberService();
                         //참조값이 다른 것을 확인
             System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
             System.out.println("memberService2 = " + memberService2);
         }
     }

  

스프링이 싱글톤 전략으로 객체를 관리하고 있어서 클라이언트 1명이 1초동안 1000개의 요청을 해도 1개의 객체로 공유하고 사용되기 때문에 트래픽 과부하를 막을 수 있다.

싱글톤 방식의 문제점 !!!

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여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체의 상태를 유지(stateful)하게 설계하면 안된다!!

무상태(stateless)로 설계하기

• 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안된다.
• 가급적 읽기만 가능해야 한다.
• 필드 대신에 자바에서 공유되지 않는 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야 한다.
• 아래 코드에서 price라는 필드는 상태를 유지하는 필드이고, order() 메서드에서 price 필드를 사용한다.

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;
    }
  }

• 테스트 코드에서 StatefulService를 Bean으로 등록을 하고 2개의 객체를 생성하고 order() 메서드를 실행하면 전혀 다른 결과를 도출한다.

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

      //Thread A  : A사용자가 10000원 주문
      statefulService1.order("userA",10000);
      //Thread B : B사용자가 20000원 주문
      statefulService2.order("userB",20000);

      //ThreadA : 사용자 A 주문 금액 조회
      int price = statefulService1.getPrice(); //의도는 10000원이 나와야하는데 싱글톤이니까 20000원이 나온다.

      System.out.println("price = " + price);

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

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

즉, 여러 사용자가 공유필드를 사용해서 이런 문제가 생기는 것이다 !

• 무상태로 설계하는 것은 상태를 유지하는 필드를 제거하고 값이 들어오면 바로 return 하게 로직을 짜면된다.

public class StatefulService {

    //private int price; // 상태를 유지하는 필드 -- 제거

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

• userA 와 userB 는 동일한 객체인 StatefulService 를 이용하지만 각각의 값이 들어올때 상태를 유지하지 않고 바로 return 해주기 때문에 필드가 상태를 유지하지 않게 되는 무상태(stateless)가 된다.

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

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

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

    Assertions.assertThat(userA).isEqualTo(10000);
}

static class TestConfig {

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

코드 출처 : https://d-memory.tistory.com/26