싱글톤 패턴

여러 클라이언트가 동시에 동일한 서비스를 이용하는 요청을 보내는 서비스를 생각해보자. 아래의 그림처럼 memberService 라는 인스턴스가 고객의 요청마다 생성된다.

해당 서비스의 문제점

• 고객의 요청이 초당 100번이 나오면 초당 100개의 memberService 객체가 생성되고 소멸된다. -> 메모리 낭비가 심함

싱글톤 패턴

• 클래스의 인스턴스가 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴이다.
• 객체 인스턴스를 2개 이상 생성하지 못하도록 막아야 한다.
• private 생성자를 사용해서 외부에서 임의로 new 키워드를 통해 객체의 인스턴스를 생성하지 못하도록 막아야 한다.

public class SingletonService {
    //싱글톤 객체
    private static final SingletonService instance = new SingletonService();
    
    //private이라 다른 클래스에서 생성하지 못함
    private SingletonService() {
    }

    public static SingletonService getInstance() {
        return instance;
    }
}

싱글톤 패턴의 원리

1. static 영역에 객체 인스턴스를 미리 하나 생성해서 올려둔다.

private static final SingletonService instance = new SingletonService();

2. 해당 객체 인스턴스가 필요하면 오직 getInstance() 메서드를 통해서만 객체의 인스턴스를 얻을 수 있고 항상 같은 인스턴스를 반환한다.

public static SingletonService getInstance() {
        return instance;
}

3. 단 1개의 객체 인스턴스만 존재해야 하므로 생성자를 private 으로 막아서 혹시라도 외부에서 new 키워드로 객체 인스턴스가 생성되는 것을 막는다.

private SingletonService() {
}

싱글톤 패턴 문제점

• 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
• 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다.
  -> D.I.P(Dependency Inversion Principle) 위배

private static final SingletonService instance = new SingletonService();

위의 코드는 해당 싱글톤 객체가 구현체인 SingletonServie() 에 의존하고 있다. 즉 구현체가 아닌 인터페이스에 의존해야 하는 D.I.P를 위배한다.

• 클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 O.C.P(Open-Closed Principle)를 위반할 가능성이 높다.
  -> 구현체에 의존하고 있으므로 구현체가 바뀌면 위의 코드에서 객체 초기화 코드를 수정해야한다.
  -> SingletonService에서 SingletonServiceV2로 바뀐다면..
  -> 아래처럼 코드를 수정해야 하므로 O.C.P 위배

private static final SingletonService instance = new SingletonServiceV2();

• 테스트하기 어렵다.
• 내부 속성을 변경하거나 초기화하기 어렵다.
• 결론적으로 유연성이 떨어진다.
• 안티패턴이라고 불리기도 한다.

안티패턴 : 비효율적이거나 생산성이 저해되는, 다시 말해서 '권장사항'의 반대편에 있는 소프트웨어 설계 관행

싱글톤 컨테이너

• 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
• 스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 한다. 이렇게 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라고 한다.
• 싱글톤 패턴을 위한 지저분한 코드가 들어가지 않아도 된다.
• D.I.P, O.C.P, test,private 생성자로 부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있다.

스프링 컨테이너 덕분에 고객의 요청이 올 때마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 재사용할 수 있다.

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 싱글톤 객체는 상태를 유지(stateful)하게 설계하면 안된다.

즉 무상태(stateless)로 설계해야한다.

1. 아래와 같이 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안된다.
   -> 역시나 구현체가 바뀌면 코드가 수정되어야 한다.

public class SingletonService {
	private DependecyService dependecyService = new DependecyService();
}

2. 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안된다.
   -> 아래와 같이 공유되는 필드값이 변경될 수 있으면 안된다.

public class SingletonService {
	private static int age = 20;
    
    public void nextYear() {
    	age += 1;
    }
}

3. 가급적 읽기만 가능해야 한다.
4. 필드 대신에 자바에서 공유되지 않는 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야 한다.

ThreadLocal : 각각의 쓰레드 별로 별도의 저장공간을 제공하는 컨테이너이다.
멀티 쓰레드 환경에서 각각의 쓰레드에게 별도의 자원을 제공함으로써 공유되는 서비스에서 별도의 자원에 접근하게끔 하여 각각의 스레드가 각각의 상태를 가질 수 있도록 도와준다.

스프링 빈의 필드에 공유 값을 설정하면 정말 큰 장애가 발생할 수 있다!!