[Spring] 기본편 09. 빈 스코프

somyeong·2022년 4월 3일

Spring

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이 글은 스프링 [핵심원리 - 기본편]을 듣고 정리한 내용입니다

📌 빈 스코프란?

스프링이 지원하는 다양한 스코프

싱글톤: 기본 스코프, 스플이 컨테이너의 시작과 종료까지 유지되는 가장 넓은 범위의 스코프.
프로토타입: 스프링 컨테이너는 프로토타입 빈의 생성과 의존관계 주입까지만 관여하고 더는 관리하지 않는 매우 짧은 범위의 스코프
웹 관련 스코프
- request: 웹 요청이 들어오고 나갈 때 까지 유지되는 스코프
- session: 웹 세션이 생성되고 종료될 때 까지 유지되는 스코프
- application: 웹의 서블릿 컨텍스트와 같은 범위로 유지되는 스코프

컴포넌트 스캔 자동 등록

@Scope("prototype")
  @Component
  public class HelloBean {}

수동 등록

@Scope("prototype")
  @Bean
  PrototypeBean HelloBean() {
      return new HelloBean();
  }

📌 프로토타입 스코프

싱글톤 스코프의 빈을 조회하면 스프링 컨테이너는 항상 같은 인스턴스의 스프링 빈을 반환한다.
반면, 프로토타입 스코프를 스프링 컨테이너에 조회하면 스프링 컨테이너는 항상 새로운 인스턴스를 생성해서 반환한다.

싱글톤 빈 요청

1. 싱글톤 스코프의 빈을 스프링 컨테이너에 요청한다.
2. 스프링 컨테이너는 본인이 관리하는 스프링 빈을 반환한다.
3. 이후에 스프링 컨테이너에 같은 요청이 오면, 같은 객체 인스턴스의 스프링 빈을 반환한다.

프로토타입 빈 요청

1. 프로토타입 스코프의 빈을 스프링 컨테이너에 요청한다.
2. 스프링 컨테이너는 이 시점에 프로토타입 빈을 생성하고, 필요한 의존관계를 주입한다.

3. 스프링 컨테이너는 생성한 프로토타입 빈을 클라이언트에 반환한다.
4. 이후에 스프링 컨테이너에 같은 요청이 오면 항상 새로운 프로토타입 빈을 생성해서 반환한다.

정리

스프링컨테이너는 프로토타입 빈을 생성하고, 의존관계 주입, 초기화까지만 처리한다.
이후 프로토타입 빈을 관리할 책임은 빈을 받은 클라이언트에게 있다.

싱글톤 스코프 빈 테스트

package hello.core.scope;

public class SingletonTest {

    @Test
    void singletonBeanfind(){
        AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(SingletonBean.class);

        SingletonBean singletonBean1 = ac.getBean(SingletonBean.class);
        SingletonBean singletonBean2 = ac.getBean(SingletonBean.class);

        System.out.println("singletonBean1 = " + singletonBean1);
        System.out.println("singletonBean2 = " + singletonBean2);

        //결과: 같음
        Assertions.assertThat(singletonBean1).isSameAs(singletonBean2);

        ac.close();

    }

    @Scope("singleton")
    static class SingletonBean{
        @PostConstruct
        public void init(){
            System.out.println("SingletonBean.init");
        }

        @PreDestroy
        public void destroy(){
            System.out.println("SingletonBean.destroy");
        }
    }
}

싱글톤 스코프 결과 출력
빈 초기화 메서드 실행
같은 인스턴스의 빈을 조회
종료 메서드 정상 호출 확인.

프로토타입 스코프 빈 테스트

package hello.core.scope;

public class PrototypeTest {

    @Test
    void prototypeBeanFind(){
        AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(PrototypeBean.class);
        System.out.println("find prototypeBean1");
        PrototypeBean prototypeBean1 = ac.getBean(PrototypeBean.class);
        System.out.println("find prototypeBean1");
        PrototypeBean prototypeBean2 = ac.getBean(PrototypeBean.class);

        System.out.println("prototypeBean1 = " + prototypeBean1);
        System.out.println("prototypeBean2 = " + prototypeBean2);

        //bean1과 bean2는 다름
         assertThat(prototypeBean1).isNotSameAs(prototypeBean2);

         ac.close();
    }

    @Scope("prototype")
    static class PrototypeBean{
        @PostConstruct
        public void init(){
            System.out.println("PrototypeBean.init");
        }

        @PreDestroy
        public void destroy(){
            System.out.println("PrototypeBean.destroy");
        }
    }
}

프로토타입 스코프 결과 출력
싱글톤 빈은 스프링 컨테이너 생성 시점에 초기화 메서드가 실행되지만, 프로토타입 스코프의 빈은 스프링 컨테이너에서 빈을 조회할 때 생성되고, 초기화 메서드도 실행된다.
2번 조회했으므로 완전히 다른 스프링 빈이 생성되고, 초기화도 2번 실행되었다. -> 서로다른 참조값이 나온다.

프로토타입 빈의 특징 정리

스프링 컨테이너에 요청할때마다 새로 생성됨.
스프링 컨테이너는 프로토타입의 빈의 생성과 의존관계 주입, 초기화 까지만 관여함
종료 메서드가 호출되지 않음.
프로토타입 빈은 프로토타입 빈을 조회한 클라이언트가 관리해야 한다. 종료 메서드에 대한 호출도 클라이언트가 직접 해야함.

📌 프로토타입 스코프 - 싱글톤 빈과 함께 사용시 문제점

스프링 컨테이너에 프로토타입 스코프의 빈을 요청하면 항상 새로운 객체 인스턴스를 생성해서 반환한다.
하지만 싱글톤 빈과 함께 사용할 때는 의도한 대로 잘 동작하지 않으므로 주의해야한다.
-> 여기서 잘 동작하지 않는다는건, 프로토타입 빈을 사용할때마다 새로 생성해서 사용하는것을 기대하지만 싱글톤 빈과 함께 사용하면 프로토타입 빈을 주입 시에만 새로 생성한다는 뜻이다.
스프링 컨테이너에 프로토타입 빈 직접 요청

public class SingletonWithPrototypeTest1 {
      @Test
      void prototypeFind() {
          AnnotationConfigApplicationContext ac = new
  AnnotationConfigApplicationContext(PrototypeBean.class);
          PrototypeBean prototypeBean1 = ac.getBean(PrototypeBean.class);
          prototypeBean1.addCount();
          assertThat(prototypeBean1.getCount()).isEqualTo(1);
          PrototypeBean prototypeBean2 = ac.getBean(PrototypeBean.class);
          prototypeBean2.addCount();
  
           assertThat(prototypeBean2.getCount()).isEqualTo(1);
      }
      @Scope("prototype")
      static class PrototypeBean {
          private int count = 0;
          public void addCount() {
              count++;
}
          public int getCount() {
              return count;
}
          @PostConstruct
          public void init() {
              System.out.println("PrototypeBean.init " + this);
          }
          @PreDestroy
          public void destroy() {
              System.out.println("PrototypeBean.destroy");
          }
} }

각 프로토타입 빈의 count는 둘다 1로 검증이 성공한다.

싱글톤에서 프로토타입 빈 사용

package hello.core.scope;

public class SingletonWithPrototypeTest1 {

    @Test
    void prototypeFind(){
        AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(PrototypeBean.class);
        PrototypeBean prototypeBean1 = ac.getBean(PrototypeBean.class);
        prototypeBean1.addCount();
        assertThat(prototypeBean1.getCount()).isEqualTo(1);

        PrototypeBean prototypeBean2 = ac.getBean(PrototypeBean.class);
        prototypeBean2.addCount();
        assertThat(prototypeBean2.getCount()).isEqualTo(1);
    }

    @Test
    void singletonClientUsePrototype(){
        AnnotationConfigApplicationContext ac =
                new AnnotationConfigApplicationContext(ClientBean.class, PrototypeBean.class);

        ClientBean clientBean1 = ac.getBean(ClientBean.class);
        int count1 = clientBean1.logic();
        assertThat(count1).isEqualTo(1);

        ClientBean clientBean2 = ac.getBean(ClientBean.class);
        int count2 = clientBean2.logic();
        assertThat(count2).isEqualTo(2);

    }

    @Scope("singleton")
    static class ClientBean{
        private final PrototypeBean prototypeBean; //생성시점에 주입

        @Autowired
        public ClientBean(PrototypeBean prototypeBean){
            this.prototypeBean=prototypeBean;
        }

        public int logic(){
            prototypeBean.addCount();
            int count = prototypeBean.getCount();
            return count;
        }
    }

    @Scope("prototype")
    static class PrototypeBean{
        private int count= 0;

        public void addCount(){
            count++;
        }

        public int getCount(){
            return count;
        }

        @PostConstruct
        public void init(){
            System.out.println("PrototypeBean.init "+ this);

        }

        @PreDestroy
        public void destroy(){
            System.out.println("PrototypeBean.destroy");
        }
    }
}

두번째 프로토타입 빈의 count=2임을 볼 수 있다.
스프링은 일반적으로 싱글톤 빈을 사용하므로, 싱글톤 빈이 프로토타입 빈을 사용하게 된다.
그런데 싱글톤 빈은 생성 시점에만 의존관계를 주입받기 때문에, 프로토타입 빈이 새로 생성되기는 하지만, 싱글톤 빈과 함께 계속 유지되는 것이 문제이다.
원하는 것은, 프로토타입 빈을 주입 시점에만 새로 생성하는게 아니라, 사용할 때마다 새로 생성해서 사용하는 것이다.

*참고

여러 빈에서 같은 프로토타입 빈을 주입 받으면, 주입 받는 시점에 각각 새로운 프로토타입 빈이 생성된다.

예를 들어, clientA, clinetB가 각각 의존관계 주입을 받으면 각각 다른 인스턴스의 프로토타입을 주입 받는다.

clientA -> prototypeBean@x01

clientB -> prototypeBean@x02

물론 사용할때마다 새로 생성되는 것은 아니다.

📌 프로토타입 스코프 - 싱글톤 빈과 함께 사용 시 Provider로 문제 해결

싱글톤 빈과 프로토타입 빈을 함께 사용할 때, 사용할 때마다 항상 새로운 프로토타입 빈을 생성하려면 ?

스프링 컨테이너에 요청

가장 간단한 방법은 싱글톤 빈이 프로토타입을 사용할 때마다 스프링 컨테이너에 새로 요청하는 것이다.

@Autowired
  private ApplicationContext ac;
  public int logic() {
  //그러나 굉장히 무식한 방법임.
      PrototypeBean prototypeBean = ac.getBean(PrototypeBean.class);
      prototypeBean.addCount();
      int count = prototypeBean.getCount();
      return count;
 }

ac.getBean()을 통해서 항상 새로운 프로토타입 빈이 생성되는 것을 볼 수 있다.
의존관계를 외부에서 주입(DI) 받는게 아니라 직접 필요한 의존관계를 찾는 것을 Dependency Lookup(DL) 의존관계 조회(탐색)이라 한다.

🌱 ObjectFactory, ObjectProvider

ObjectProvider: 지정한 빈을 컨테이너에서 대신 찾아주는 DL 서비스를 제공한다.
과거에는 ObjectFactory가 있었는데, 여기에 편의 기능을 추가해서 ObjectProvider가 만들어졌다.

@Autowired
  private ObjectProvider<PrototypeBean> prototypeBeanProvider;
  public int logic() {
      PrototypeBean prototypeBean = prototypeBeanProvider.getObject();
      prototypeBean.addCount();
      int count = prototypeBean.getCount();
      return count;

prototypeBeanProvider.getObject()을 통해서 항상 새로운 프로토타입 빈이 생성된다.
ObjectProvider 의 getObject()를 호출하면 내부에서는 스프링 컨테이너를 통해 해당 빈을 찾아서 반환한다. (DL)

특징

ObjectFactory: 기능이 단순, 별도의 라이브러리 필요 없음, 스프링에 의존
ObjectProvider: ObjectFactory 상속, 옵션, 스트림 처리 등의 편의기능이 많고, 별도의 라이브러리 필요 없음, 스프링에 의존

🌱 JSR-330 Provider

javax.inject.Provider 라는 JSR-330 자바 표준을 사용하는 방법
javax.inject:javax.inject:1 라이브러리를 gradle에 추가 해야한다.

 @Autowired
        private Provider<PrototypeBean> prototypeBeanProvider;

        public int logic(){
            PrototypeBean prototypeBean = prototypeBeanProvider.get();
            prototypeBean.addCount();
            int count = prototypeBean.getCount();
            return count;
        }

provider.get()을 통해서 항상 새로운 프로토타입 빈이 생성되는것을 확인할수 있다.
provider의 get()을 호출하면 내부에서는 스프링 컨테이너를 통해 해당 빈을 찾아서 반환한다(DL)
별도의 라이브러리가 필요하고(gradle에 추가), 자바 표준이므로 스프링이 아닌 다른 컨테이너에서도 사용할 수 있다.

정리

프로토타입 빈을 언제 사용할까?
매번 사용할 때 마다 의존관계 주입이 완료된 새로운 객체가 필요하면 사용하면 되는데, 실무에서 사용하는 일은 매우 드물다!
ObjectProvider, JSR330 Provider 등은 프로토타입 뿐만 아니라 DL이 필요한 경우는 언제든지 사용할 수 있다.

스프링이 제공하는 기능을 사용하자

스프링을 사용하다 보면 이 기능 뿐만 아니라 다른 기능들도 자바 표준과 스프링이 제공하는 기능이 겹칠때가 많다.
대부분 스프링이 더 다양하고 편리한 기능을 제공해주기 때문에, 특별히 다른 컨테이너를 사용할 일이 없다면, 스프링이 제공하는 기능을 사용하면 된다.

📌 웹 스코프

웹 스코프 특징

웹 환경에서만 동작한다
웹 스코프는 프로토타입과 다르게 스프링이 해당 스코프의 종료시점 까지 관리한다. -> 종료 메서드가 호출된다.

웹 스코프 종류

request: HTTP 요청 하나가 들어오고 나갈 때 까지 유지되는 스코프로, 각각의 HTTP 요청마다 별도의 빈 인스턴스가 생성되고 관리된다.
session: HTTP Session과 동일한 생명주기를 가지는 스코프
application: 서블릿 컨텍스트(ServletContext)와 동일한 생명주기를 가지는 스코프
websocket: 웹 소켓과 동일한 생명주기를 가지는 스코프

📌 request 스코프 예제 만들기

🌱 환경 세팅

웹 스코프는 웹 환경에서만 동작하므로 web 환경이 동작하도록 라이브러리를 추가한다.
build.gradle에 추가

//web 라이브러리 추가
    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web'

CoreApplication을 실행하면 웹 어플리케이션이 잘 실행된다.

omcat started on port(s): 8080 (http) with context path ''
    Started CoreApplication in 0.914 seconds (JVM running for 1.528)

*참고

스프링 부트는 웹 라이브러리가 없으면 AnnotationConfigApplicationContext을 기반으로 애플리케이션을 구동한다.

웹 라이브러리가 추가되면 웹가 관련된 추가 설정과 환경들이 필요하므로 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext를 기반으로 애플리케이션을 구동한다.

🌱 request 스코프 예제 개발

동시에 여러 HTTP 요청이 오면 정확히 어떤 요청이 남긴 로그인지 구분하기 어렵다
이럴 때 request스코프를 사용한다.

다음과 같이 로그가 남도록 request 스코프를 활용하여 추가기능 개발

[d06b992f...] request scope bean create
   [d06b992f...][http://localhost:8080/log-demo] controller test
  [d06b992f...][http://localhost:8080/log-demo] service id = testId
  [d06b992f...] request scope bean close

공통 포멧: [UUID][requestURL]{message}
MyLogger.class

package hello.core.common;

@Component
@Scope(value="request")
public class MyLogger {

    private String uuid;
    private String requestURL;

    public void setRequestURL(String requestURL) {
        this.requestURL = requestURL;
    }

    public void log(String message){
        System.out.println("["+uuid+"]"+"["+requestURL+"] "+message);
    }

    @PostConstruct
    public void init(){
        uuid=UUID.randomUUID().toString();
        System.out.println("["+uuid+"]"+" request scope bean create: "+this);
    }

    @PreDestroy
    public void close(){
        System.out.println("");
        System.out.println("["+uuid+"]"+" request scope bean close: "+this);
    }


}

로그를 출력하기 위한 클래스.
@Scope(value="reuqest)를 사용하여 request 스코프로 지정.
이제 이 빈은 HTTP 요청 당 하나씩 생성되고, HTTP 요청이 끝나는 시점에 소멸된다.
@PostConstruct, @PreDestory 메서드 추가해서 초기화 시 uuid부여하고, 초기화 및 종료 메세지를 남긴다.

LogDemoController.class

package hello.core.web;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

// 로거가 잘 작동하는지 확인하는 테스트용 컨트롤러
@Controller
@RequiredArgsConstructor
public class LogDemoController {

    private final LogDemoService logDemoService;
    private final MyLogger myLogger;

    @RequestMapping("log-demo")
    @ResponseBody 
    public String logDemo(HttpServletRequest request){
        String requestURL = request.getRequestURL().toString();
        myLogger.setRequestURL(requestURL);

        myLogger.log("controller test");
        logDemoService.logic("testId");
        return "OK";
    }
}

HttpServletRequest를 통해서 요청 URL을 받는다.
- requesetURL 값: http://localhost:8080/log-demo
myLogger는 HTTP 요청 당 각각 구분되므로 다른 HTTP 요청 때문에 값이 섞이는 걱정은 안해도 된다.

LogDemoService.class

package hello.core.web;

import hello.core.common.MyLogger;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
@RequiredArgsConstructor
public class LogDemoService {

    private final MyLogger myLogger;

    public void logic(String id) {
        myLogger.log("service id = "+ id);
    }
}

*중요한 점
- request scope를 사용하지않고, 파라미터로 이 모든 정보를 서비스 계층에 넘기게 되면 파라미터가 많아서 지저분해진다.
- 더 문제는 requestURL 같은 웹과 관련된 정보가 웹가 관련없는 서비스 계층까지 넘어가게 된다.
- 웹과 관련된 부분은 컨트롤러 까지만 사용해야 한다. 서비스 계층은 웹 기술에 종속되지 않고, 가급적 순수하게 유지하는 것이 유지보수 관점에서 좋다.

실행 시 오류

Error creating bean with name 'myLogger': Scope 'request' is not active for the
  current thread; consider defining a scoped proxy for this bean if you intend to
  refer to it from a singleton;

스프링 애플리케이션을 실행하면 오류가 발생한다.
스프링 애플리케이션을 실행하는 시점에, 싱글톤 빈은 생성해서 주입이 가능하지만, request 스코프 빈은 아직 생성되지 않는다.
request 스코프 빈은 실제 고격의 요청이 와야 생성할 수 있다!!

📌 스코프와 Provider

첫번째 해결방안: Provider 사용하기

package hello.core.web;

@Controller
@RequiredArgsConstructor
public class LogDemoController {

    private final LogDemoService logDemoService;
    private final ObjectProvider<MyLogger> myLoggerProvider; //ObjectProvider 사용

    @RequestMapping("log-demo")
    @ResponseBody
    public String logDemo(HttpServletRequest request) throws InterruptedException {

        String requestURL = request.getRequestURL().toString();
        MyLogger myLogger = myLoggerProvider.getObject();
        myLogger.setRequestURL(requestURL);

        myLogger.log("controller test");
        Thread.sleep(1000);
        logDemoService.logic("testId");
        return "OK";
    }
}

package hello.core.web;

@Service
@RequiredArgsConstructor
public class LogDemoService {

    private final ObjectProvider<MyLogger> myLoggerProvider;//ObjectProvider 사용

    public void logic(String id) {

        MyLogger myLogger = myLoggerProvider.getObject();
        myLogger.log("service id = "+ id);
    }
}

실행 확인 (localhost:8080/log-demo 접속)

새로고침 여러번 했을 때
ObjectProvider 덕분에 ObjectProvider.getObject()를 호출하는 시점까지 request scope빈의 생성을 지연할 수 있다.
ObjectProvider.getObject()를 호출하는 시점에서는 HTTP 요청이 진행중이므로 request scope빈의 생성이 정상 처리된다.
ObjectProvider.getObject()를 LogDemoController, LogDemoService에서 각각 한번씩 따로 호출해도 같은 HTTP 요청이면 같은 스프링 빈이 반환된다!

📌 스코프와 프록시

프록시란?

프록시(Proxy)란 '대신'이라는 의미를 가지고 있다.

프로토콜에 있어서 대리 응답 등에서 사용하는 개념이다.

보안상의 문제로 직접 통신을 주고 받을 수 없는 사이에서 프록시를 이용해서 중계를 하는 개념이다.

이렇게 중계 기능을 하는것을 프록시 서버 라고 부른다.

프록시 서버의 특징

프록시 서버는 클라이언트와 서버의 입장에서 볼 때 서로 반대의 역할을 하는것 처럼 보여지게 된다.

클라이언트가 프록시를 바라보면 '서버'처럼 동작하게 되는 거고, 서버가 프록시를 바라보면 '클라이언트'처럼 작동을 하는것과 같다.

프록시는 프록시 서버에 요청이 된 내용들을 '캐시'를 이용해 저장해 둔다. 이렇게 캐시로 저장을 해 두면 다시 데이터를 가져올 상황이 발생하지 않으므로 전송시간을 절약할 수 있다.

프록시 방식 사용

@Component
@Scope(value="request", proxyMode= ScopedProxyMode.TARGET_CLASS)
//proxy 설정, MyLogger가 class이므로 TARGET_CLASS로 설정. 
//적용 대상이 인터페이스면 INTERFACE 선택
public class MyLogger {
}

이렇게하면 MyLogger의 가짜 프록시 클래스를 만들어두고 HTTP request와 상관 없이 가짜 프록시 클래스를 다른 빈에 미리 주입해 둘 수 있다.

Controller, Service 이전 코드로 변경

package hello.core.web;

@Controller
@RequiredArgsConstructor
public class LogDemoController {

    private final LogDemoService logDemoService;
    private final MyLogger myLogger;

    @RequestMapping("log-demo")
    @ResponseBody
    public String logDemo(HttpServletRequest request) throws InterruptedException {

        String requestURL = request.getRequestURL().toString();

        System.out.println("myLogger.getClass() = " + myLogger.getClass());
        myLogger.setRequestURL(requestURL);

        myLogger.log("controller test");
        Thread.sleep(1000);
        logDemoService.logic("testId");
        return "OK";
    }
}

package hello.core.web;

@Service
@RequiredArgsConstructor
public class LogDemoService {

    private final MyLogger myLogger;

    public void logic(String id) {

        myLogger.log("service id = "+ id);
    }
}

myLogger.getClass 출력

일반 MyLogger클래스가 아니라 CGLIB가 적힌 결과가 출력된다.

동작 정리

CGLIB라는 라이브러리로 내 클래스를 상속 받은 가짜 프록시 객체를 만들어서 주입한다.
이 가짜 프록시 객체는 실제 요청이 오면 그때 내부에서 실제 빈을 요청하는 위임 로직이 들어있다.
가짜 프록시 객체는 실제 requeset scope와는 관계가 없다. 그냥 가짜이고, 내부에 단순한 위임 로직만 있고 싱글톤 처럼 동작한다.

특징 정리

프록시 객체 덕분에 클라이언트는 마치 싱글톤 빈을 사용하듯이 편리하게 request scope를 사용할 수 있다.
Provider를 사용하던, 프록시를 사용하던 중요한 아이디어는 진짜 객체 조회를 꼭 필요한 시점까지 지연처리 한다는 것이다.
단지 어노테이션 설정 변경만으로 원본 객체를 프록시 객체로 대체 할 수 있다. 이것이 바로 다형성과 DI 컨테이너가 가진 큰 강점이다.
꼭 웹스코프가 아니어도 프록시는 사용 가능하다.

주의점

싱글톤을 사용하는 것 같지만, 동작은 다르므로 주의해서 사용하자
이런 특별한 scope는 꼭 필요할때만 사용해야 유지보수에 무리가 안간다.

참고 사이트
https://milkye.tistory.com/202

somyeong

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