웹 애플리케이션과 싱글톤
- 웹 애플리케이션은 보통 여러 고객이 동시에 요청을 한다.
- 클라이언트 ABC가 DI 컨테이너에 동시에 똑같은 요청을 하면 AppConfig는 memberService를 계속 생성해 반환한다. 총 객체가 3번 생성된다.
- 똑같은 요청이 올 때마다 똑같은 객체를 만들어야 하는 낭비가 생긴다.
- 테스트를 통해 memberService를 두 번 호출해봤다. 참조값이 다른 것을 확인할 수 있다. 즉 완전히 같지만 다른 객체가 생성된 것이다.
- 이러면 고객 트래핑이 초당 100개면 100개 객체가 생성되는 만큼 메모리 낭비가 심하다.
- 이를 해결하는 방법은 해당 객체를 하나만 생성하고 그 객체를 공유해 쓰는 것이다
-> 이것이 싱글톤 패턴이다
싱글톤 패턴
- 클래스의 인스턴스가 딱 한 개만 생성되는 것을 보장하는 것이 디자인 패턴이다.
- 고로 객체 인스턴스를 2개 이상 생성하지 못하도록 막아야 한다.
-> private 생성자를 사용해서 외부에서 임의로 new 키워드로 사용하지 못하도록 막아야 한다
- 자기 자신을 내부 static으로 호출하는 instance다(정적변수(Static) : 다른 파일에서는 접근할 수 없고, 해당 파일내에서만 scope에 맞게 접근 가능, static으로 선언하면 static 영역에 해당 메소드가 호출 될 때 올라가 프로그램이 종료될 때 까지 남아있음). 즉 static 영역에 객체를 딱 1개만 생성해둔다.
- public으로 열어서 객체 인스턴스가 필요하면 이 static 메서드(getInstance)를 통해서만 조회하도록 허용한다.
- 생성자를 private으로 선언해서 외부에서 new 키워드를 사용한 객체 생성을 못하게 막는다.
- 외부에서 접근하려면 이렇게 오류가 난다.
- 핵심은 딱 1개의 객체 인스턴스만 존재해야 하므로, 생성자를 private으로 막아서 혹시라도 외부에서 new 키워드로 객체 인스턴스가 생성되는 것을 막아야 한다.
- 이제 싱글톤 테스트를 해보자. private으로 생성자를 막았기 때문에 new로 싱글톤 서비스를 생성할 수 없다.
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다음과 같이 참조 값이 같은 것을 확인할 수 있다. 즉 같은 객체 인스턴스가 반환된다.
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그럼 AppConfig에서도 new를 통한 생성을 없애고 싱글톤 코드로 바꿔야 하...지만 실제로 그럴 필요가 없다. 스프링 컨테이너가 빈 객체를 알아서 싱글톤으로 관리해주기 때문이다.
그러나 싱글톤 패턴의 문제점이 있다.
- 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
- 클라이언트가 구체 클래스에 의존해 DIP를 위반한다.
- 고로 OCP 원칙도 위반
- 테스트가 어렵다
- 내부 속성을 변경하거나 초기화가 어렵다
- private 생성자를 쓰니 자식 클래스를 만들기 어렵다.
- 고로 유연성이 떨어진다
싱글톤 컨테이너
- 스프링 컨테이너는 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
- 스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 한다. 이렇게 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라 함.
- 이 장점은 위 싱글톤의 문제처럼 지저분한 코드가 없고, DIP, OCP, private으로부터 자유로워진다.
- 참조값이 같은 것을 확인할 수 있다. 처음에 등록한 빈을 계속 반환하는 것이다.
- 싱글톤 관련 코드가 없어도 스프링 컨테이너가 알아서 처리해준 것임.
- 이런 식으로 싱글톤 컨테이너가 동일한 memberService를 반환하는 것이다. 이미 만들어진 객체 공유해서 효율적으로 재사용함.
- 요청할 때 마다 객체를 새로 생성해서 반환하는 것도 스프링 컨테이너에서 제공하긴 하지만 많이 쓰지는 않는다.
싱글톤 방식의 주의점
- 객체 인스턴스를 하나만 생성해 공유하는 싱글톤 방식은 상태를 유지(stateful)하게 설계하면 안 된다.
- 무상태(stateless)하게 설계해야 한다!
- 왜냐하면 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안된다. 클라이언트가 값을 바꾸면 안 되기 때문이다.
- 가급적 읽기만 가능해야 한다(수정하면 안 된다)
- 필드 대신에 자바에서 공유되지 않는 지역변수,파라미, ThreadLocal 등을 사용해야 한다.
- 공유 값을 사용하면 큰 장애가 발생한다.
- 상태를 유지 하는 경우다
- 가격이라는 상태 유지 필드가 있는 서비스 예시다.
- statefulService1 의 가격을 조회했는데, 가격이 10000원이 나와야 하는데 20000원이 나왔다. statefulService1과 statefulService2의 인스턴스가 같기 때문에 가격이 20000원으로 바뀐 것이다.
- 이런 식으로 Service에서 price를 리턴하고 지역변수를 쓰면 해결될 수 있다.
- 중요한 점은 무상태로 설계해야 한다는 것이다!
@Configration과 싱글톤
- @Configration은 싱글톤을 위해 존재한다.
- 그런데 현재 Appconfig 코드를 보면 이상한 점이 있다. 싱글톤으로 관리를 해야 하는데, 만약 orderService와 memberService 메소드를 각각 호출하면 memberRepository를 호출해 new MemoryMemberRepository() 가 두 번 호출되어 객체가 두개가 생성되지 않을까? 그럼 싱글톤이 깨지는데?
- 테스트를 해보자
- 먼저 각 구현체의 인스턴스를 조회하는 테스트 용도 코드를 넣고 시도해 보겠다.
- 테스트를 통해 각 메소드에서 호출한 객체 인스턴스를 조회해보니 모두 같은 인스턴스를 참조하고 있다. 분명 자바 코드에서는 new MemoryMemberRepository()를 다 따로 호출했는데 왜 싱글톤이 깨지지 않았을까?
- AppConfig에 로그를 달아 확인해보자.
- 이 상태로 이전의 테스트 코드를 다시 실행시키면, 싱글톤이 관리되지 않았다는 전제하에 System.out.println("call AppConfig.memberRepository"); 가 총 3번 찍혀야 한다.
- 그런데 테스트 코드를 실행시키니 "call AppConfig.memberRepository" 는 단 한 번만 호출되었다. 싱글톤이 관리 되었다는 말이다.
- 고로 스프링 컨테이너는 어떻게든 싱글톤을 유지해준다는 점을 기억하자
- 빈의 클래스를 조회하는 테스트코드다. 그런데 클래스명이 순수하게 출력되면 class hello.core.AppConfig라고 출력될텐데, xxxCGLIB이라는 이름이 더 붙으면서 클래스 이름이 복잡해졌다.
- 이것은 스프링 빈에 등록되는 과정에서, 스프링이 CGLIB이라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용해 Appconfig를 상속받은 임의의 다른 클래스를 만들고 등록한 것이다. 즉 내가 만든 클래스가 아니다.
- 그 임의의 클래스가 싱글톤을 보장해주는 것이다.
@Bean
public MemberRepository memberRepository() {
if (memoryMemberRepository가 이미 스프링 컨테이너에 등록되어 있으면?) { return 스프링 컨테이너에서 찾아서 반환;
} else { //스프링 컨테이너에 없으면
기존 로직을 호출해서 MemoryMemberRepository를 생성하고 스프링 컨테이너에 등록 return 반환
} }- CGLIB의 예상 코드는 다음과 같다
- @Bean이 붙은 메소드마다 스프링 빈이 이미 존재하면 존재하는 빈을 반환하고, 없으면 생성해서 스프링 빈으로 등록하고 반환하는 코드가 동적으로 만들어진다. 덕분에 싱글톤이 보장된다.
- 그런데 나는 Appconfig.class로 조회했지 Appconfig@CGLIB으로 만들어진 클래스를 조회하지 않았다. 어떻게 CGLIB으로 만들어진 클래스를 조회했을까?
- Appconfig.class로 Appconfig@CGLIB을 만든 것이기 때문에 부모인 Appconfig를 조회하면 Appconfig@CGLIB 까지도 조회할 수 있는 것이다.
@Configration을 붙이지 않으면?
- @Configration 없이 @Bean만 적용하면 어떻게 될까? 직접 해보자.
- 이제 클래스의 조회가 내가 만든 Appconfig 라는 이름으로 조회된다.
- 스프링 빈 등록은 정상적으로 된다.
- 그런데 memberRepository가 총 세 번 호출됐다. 싱글톤이 깨진 것이다.
- 당연히 인스턴스 값도 다르다.
- 고로 @Configration을 붙이지 않으면 @Bean만 사용해도 빈 등록은 되지만, 스프링 컨테이너에 CGLIB으로 클래스가 생성되지 않으며, 싱글톤 보장도 되지 않는다.
- 스프링 설정 정보는 항상 @Configration을 사용하자
하마드