Spring 프레임워크는 싱글톤 패턴을 기본적으로 지원하며, 이를 통해 애플리케이션에서 객체 인스턴스를 공유하고 관리할 수 있다. 이를 통해 자원 절약 및 성능 향상을 이룰 수 있다.
다음은 싱글톤 패턴을 공부하며 기록한 내용이다.
싱글톤 패턴
웹 애플리케이션은 보통 여러 고객이 동시에 요청을 한다.
스프링 없는 순수한 DI 컨테이너 테스트
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);
//memberService1 != memberService2
assertThat(memberService1).isNotSameAs(memberService2);
}
}스프링 없는 순수한 DI컨테이너인 AppConfig는 요청을 할 때 마다 객체를 새로 생성한다. 따라서 고객 트래픽이 초당 100이 나오면 초당 100개 객체가 생성되고 소멸이 된다. 해결방법은 해당 객체가 딱 1개만 생성되고, 공유되도록 설계하면 된다.
-> 싱글톤 패턴!!
싱글톤 패턴을 적용한 예제 코드
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");
}
}
- static 영역에 객체 instance를 미리 하나 생성해서 올려둔다.
- 이 객체 인스턴스가 필요하면 오직 getInstance() 메서드를 통해서만 조회할 수 있다. 이 메서드를
호출하면 항상 같은 인스턴스를 반환한다.- 딱 1개의 객체 인스턴스만 존재해야 하므로, 생성자를 private으로 막아서 혹시라도 외부에서 new
키워드로 객체 인스턴스가 생성되는 것을 막는다.
싱글톤 패턴을 사용하는 테스트 코드
@Test
@DisplayName("싱글톤 패턴을 적용한 객체 사용")
public void singletonServiceTest() {
//private으로 생성자를 막아두었다. 컴파일 오류가 발생한다.
//new SingletonService();
//1. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
SingletonService singletonService1 = SingletonService.getInstance();
//2. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
SingletonService singletonService2 = SingletonService.getInstance();
//참조값이 같은 것을 확인
System.out.println("singletonService1 = " + singletonService1);
System.out.println("singletonService2 = " + singletonService2);
// singletonService1 == singletonService2
assertThat(singletonService1).isSameAs(singletonService2);
singletonService1.logic();
}참고: 싱글톤 패턴을 구현하는 방법은 여러가지가 있다. 여기서는 객체를 미리 생성해두는 가장 단순하고 안전한 방법을 선택했다
싱글톤 패턴 문제점
싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다. DIP를 위반한다.
클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다.
테스트하기 어렵다.
스프링 컨테이너
스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤(1개만 생성)으로 관리한다. 스프링 빈이 바로 싱글톤으로 관리되는 빈이다.
스프링 컨테이너는 싱글턴 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 한다. 이렇게 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라 한다.
스프링 컨테이너의 이런 기능 덕분에 싱글턴 패턴의 모든 단점을 해결하면서 객체를 싱글톤으로 유지할 수있다.
싱글톤 패턴을 위한 지저분한 코드가 들어가지 않아도 된다.
DIP, OCP, 테스트, private 생성자로 부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있다
스프링 컨테이너를 사용하는 테스트 코드
@Test
@DisplayName("스프링 컨테이너와 싱글톤")
void springContainer() {
ApplicationContext ac = newAnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
//1. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
MemberService memberService1 = ac.getBean("memberService",MemberService.class);
//2. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환싱글톤 방식의 주의점
싱글톤 패턴이든, 스프링 같은 싱글톤 컨테이너를 사용하든, 객체 인스턴스를 하나만 생성해서 공유하는싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체는 상태를유지(stateful)하게 설계하면 안된다.
상태를 유지할 경우 발생하는 문제점 예시
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;
}
}상태를 유지할 경우 발생하는 문제점 예시
public class StatefulServiceTest {
@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
statefulService1.order("userA", 10000);
//int priceA = statefulService.order("userA",10000); 지역변수로 해결가능
//ThreadB: B사용자 20000원 주문
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();
}
}
}@Configuration과 싱글톤
@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 빈을 만드는 코드를 보면 memberRepository() 를 호출한다.
이 메서드를 호출하면 new MemoryMemberRepository() 를 호출한다.
orderService 빈을 만드는 코드도 동일하게 memberRepository() 를 호출한다.
이 메서드를 호출하면 new MemoryMemberRepository() 를 호출한다.
결과적으로 각각 다른 2개의 MemoryMemberRepository 가 생성되면서 싱글톤이 깨지는 것 처럼 보인다.
하지만 @Configuration 을 적용한 AppConfig는 사실 AnnotationConfigApplicationContext 에 파라미터로 넘긴 값으로 스프링 빈으로 등록된다. 그래서 AppConfig 도 스프링 빈이 된다.
스프링이 CGLIB라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용해서 AppConfig
클래스를 상속받은 임의의 다른 클래스를 만들고, 그 다른 클래스를 스프링 빈으로 등록한 것이다!
@Bean만 사용해도 스프링 빈으로 등록되지만, 싱글톤을 보장하지 않는다.
memberRepository() 처럼 의존관계 주입이 필요해서 메서드를 직접 호출할 때 싱글톤을 보장하지않는다.
크게 고민할 것이 없다. 스프링 설정 정보는 항상 @Configuration 을 사용하자.
