[Spring Core] 빈 스코프

syleemk·2021년 1월 28일
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Spring Core

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빈 스코프란?

지금까지 우리는 스프링 빈이 스프링 컨테이너의 시작과 함께 생성되어서 스프링 컨테이너가 종료될 때 까지 유지된다고 학습했다.
이것은 스프링 빈이 기본적으로 싱글톤 스코프로 생성되기 때문이다.

스코프는 번역 그대로 빈이 존재할 수 있는 범위를 뜻한다.

스프링 빈은 다음과 같은 다양한 스코프를 지원한다.

  • 싱글톤 : 기본 스코프, 스프링 컨테이너의 시작과 종료까지 유지되는 가장 넓은 범위의 스코프이다.
  • 프로토타입 : 스프링 컨테이너는 프로토타입 빈의 생성과 의존관계 주입까지만 관여하고 더는 관리하지 않는 매우 짧은 범위의 스코프이다.
  • 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

빈 스코프는 다음과 같이 지정할 수 있다.

//컴포넌트 스캔 자동 등록
@Scope("prototype")
@Component
public class HelloBean {}

//자바 설정파일(@Configuration 파일) 수동등록
@Scope("prototype")
@Bean
PrototypeBean HelloBean() {
    return new HelloBean();
}

프로토타입 스코프

싱글톤 스코프의 빈을 조회하면 스프링 컨테이너는 항상 같은 인스턴스의 빈을 반환한다.

반면에 프로토타입 스코프를 스프링 컨테이너에 조회하면 스프링 컨테이너는 항상 새로운 인스턴스를 생성해서 반환한다.

👩🏻 싱글톤 빈 요청

  1. 싱글톤 스코프의 빈을 스프링 컨테이너에게 요청한다.
  2. 스프링 컨테이너는 본인이 관리하는 스프링 빈을 반환한다.
  3. 이후에 스프링 컨테이너에 같은 요청이 와도 같은 객체 인스턴스 스프링 빈을 반환한다.

🧑🏻 프로토타입 빈 요청

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

싱글톤 빈은 컨테이너 생성시점에 같이 생성되고 초기화 되지만, 프로토타입 빈은 스프링 컨테이너에서 빈을 조회할 때 생성되고 초기화 메서드도 실행된다.


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

여기서 핵심은 스프링 컨테이너는 프로토타입 빈을 생성하고, 의존관계 주입, 초기화까지만 처리한다는 것이다.

클라이언트에게 빈을 반환하고, 이후 스프링 컨테이너는 생성된 프로토타입 빈을 관리하지 않는다. 프로토타입 빈을 관리할 책임은 프로토타입 빈을 받은 클라이언트에게 있다. 그래서 @PreDestroy같은 종료 콜백 메서드가 호출되지 않는다.

👶🏻 프로토타입 빈의 특징 정리

  • 스프링 컨테이너에 요청할 때마다 새로 생성된다.
  • 스프링 컨테이너는 프로토타입 빈의 생성과 의존관계 주입 그리고 초기화까지만 관여한다.
  • 종료 메서드가 호출되지 않는다.
  • 그래서 프로토타입 빈은 프로토타입 빈을 조회한 클라이언트가 관리해야한다. 종료 메서드에 대한 호출도 클라이언트가 직접 해야한다.

싱글톤 빈과 함께 사용시 문제점

스프링 컨테이너에 프로토타입 스코프의 빈을 요청하면 항상 새로운 객체 인스턴스를 반환한다. 하지만 싱글톤 빈과 함께 사용할 때는 의도한 대로 잘 동작하지 않으므로 주의해야한다.

🌟 프로토타입 빈 직접 요청

  1. 클라이언트 A는 스프링 컨테이너에 프로토타입 빈을 직접 요청한다.
  2. 스프링 컨테이너는 요청을 받고, 프로토타입 빈을 새로 생성해서 반환(x01)한다. 해당 빈의 count필드 값은 0이다.
  3. 클라이언트는 조회한 프로토타입 빈에 addCount()를 호출하면서 count 필드를 +1 한다.
  4. 결과적으로 프로토타입 빈(x01)의 count는 1이 된다.
  5. 클라이언트 B는 스프링 컨테이너에 프로토타입 빈을 요청한다.
  6. 스프링 컨테이너는 프로토타입 빈을 새로 생성해서 반환(x02)한다. 해당 빈의 count필드 값은 0이다.
  7. 클라이언트는 조회한 프로토타입 빈에 addCount()를 호출하면서 count필드를 +1한다.
  8. 결과적으로 빈(x02)의 count는 1이된다.

프로토타입 빈을 직접 요청하는 경우 의도한 대로 동작한다.

🌟 싱글톤에서 프로토타입 빈 사용

  • clientBean은 싱글톤이므로, 보통 스프링 컨테이너 생성 시점에 함께 생성되고, 의존관계 주입도 발생한다.
  1. clientBean은 의존관계 자동 주입을 사용한다. 주입 시점에 스프링 컨테이너에게 프로토타입 빈을 요청한다.
  2. 스프링 컨테이너는 프로토타입 빈에 대한 요청을 받고, 프로토타입 빈을 생성해서 clientBean에게 반환한다. 프로토타입 빈의 count필드 값은 0이다.
  • 이제 clientBean은 프로토타입 빈을 내부 필드에 보관한다. (정확히는 참조값을 보관한다.)
  • 클라이언트 A는 clientBean을 스프링 컨테이너에 요청해서 받는다. 싱글톤이므로 항상 같은 clientBean이 반환된다.
  1. 클라이언트 A는 clientBean.logic()을 호출한다.
  2. clientBean은 prototypeBean의 addCount()를 호출해서 프로토타입 빈의 count를 증가시킨다. count값이 1이된다.
  • 클라이언트 B는 clientBean을 스프링 컨테이너에 요청해서 받는다. 싱글톤이므로 항상 같은 clientBean이 반환된다.
  • 여기서 중요한 점은, clientBean이 내부에 가지고 있는 프로토타입 빈은 이미 과거에 주입이 끝난 빈이다. 주입 시점에 스프링 컨테이너에 요청해서 프로토타입 빈이 새로 생성된 것이지, 사용할 때 마다 새로 생성되는 것이 아니다!
  1. 클라이언트 B는 clientBean.logic()을 호출한다.
  2. clientBean은 prototypeBean의 addCount()를 호출해서 프로토타입 빈의 count를 증가시킨다. 원래 count값이 1이었으므로 2가된다.

싱글톤과 프로토타입을 함께 사용하는 경우 기대한 대로 동작하지 않는다.
(각 요청마다 count 값을 1로 반환받는 것을 기대했지만 싱글톤 생성시 의존관계 주입받은 프로토타입 빈을 그대로 사용하게 되어버려서 2를 반환받게된다.)

스프링은 일반적으로 싱글톤 빈을 사용하므로, 싱글톤 빈이 프로토타입 빈을 사용하게 된다.

그런데 싱글톤 빈은 생성 시점에만 의존관계를 주입 받는다.

따라서 스프링 싱글톤 빈이 생성되는 시점에 프로토 타입 빈도 새로 생성되어서 주입되긴 하지만, 싱글톤 빈과 함게 계속 유지되는 것이 문제다.

원하는 것은 프로토타입 빈을 주입 시점에만 새로 생성하는 것이 아니라, 사용할 때마다 새로 생성해서 사용하는 것이다.

Provider로 문제 해결

어떻게 하면 싱글톤 빈과 프로토타입 빈을 같이 사용할 때, 프로토 타입 빈을 사용할 때마다 항상 새로운 프로토타입 빈을 생성할 수 있을까?

🤔 스프링 컨테이너에 요청

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

@Component
class ClientBean {
    
    //ClientBean에서 applicationContext 자체를 주입받아서 직접 요청한다.
    @Autowired
    private ApplicationContext ac;
    
    public int logic() {
        PrototypeBean prototypeBean = ac.getBean(PrototypeBean.class);
        prototypeBean.addCount();
        return prototypeBean.getCount();
    }
}

@Component
@Scope("prototype")
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");
    }
}
  • 실행시 ac.getBean()을 통해서 항상 새로운 프로토타입 빈이 생성된다.

의존관계를 외부에서 주입(DI)받는 것이 아니라 이렇게 직접 필요한 의존관계를 찾는 것을 Dependency Lookup(DL) 의존관계 조회(탐색)이라고 한다.

  • 그런데 이렇게 스프링 애플리케이션 컨텍스트 전체를 주입받게 되면, 스프링 컨테이너에 종속적인 코드가되고, 단위 테스트도 어려워진다.
  • 지금 필요한 기능은 지정한 프로토타입 빈을 컨테이너에서 대신 찾아주는, 딱! DL정도의 기능만 제공하는 무언가가 있으면 된다.

🤩 ObjectFactory, ObjectProvider

지정한 빈을 컨테이너에서 대신 찾아주는 DL(Dependency Lookup)서비스를 제공하는 것이 바로 ObjectProvider이다.

참고로 과거에는 ObjectFactory가 있었는데, 여기에 편의 기능을 추가해서 ObjectProvider가 만들어졌다.

스프링 애플리케이션 컨텍스트 전체를 주입받는 대신, ObjectProvider를 주입받아서 사용한다.

@Autowired
private ObjectProvider<PrototypeBean> prototypeBeanProvider;

public int logic() {
    PrototypeBean prototypeBean = prototypeBeanProvider.getObject();
    prototypeBean.addCount();
    int count = prototypeBean.getCount();
    return count;
}
  • 실행하면 prototypeBeanProvider.getObject()를 통해서 항상 새로운 프로토타입 빈이 생성되는 것을 알 수 있다.
  • ObjectProvidergetObject()를 호출하면 내부에서는 스프링 컨테이너를 통해 해당 빈을 찾아서 반환한다.(DL)
  • 스프링이 제공하는 기능을 사용하지만, 기능이 단순하므로 단위 테스트를 만들거나 mock 코드를 만들기는 훨씬 쉬워진다.
  • 스프링에 의존하지만 별도 라이브러리는 필요없다.
  • ObjectProvider는 지금 딱 필요한 DL정도의 기능만 제공한다.

정리

  • 프로토타입 빈은 매번 사용할 때마다 의존관계 주입이 완료된 새로운 객체가 필요할 때 사용하면 된다.
  • 실무에서 웹 애플리케이션을 개발하다보면, 싱글톤 빈으로 대부분의 문제를 해결할 수 있기 때문에 프로토타입 빈을 직접적으로 사용하는 일은 매우 드물다.
  • ObjectProvider, JSR330 Provider 등은 프로토타입 뿐만 아니라 DL이 필요한 경우는 언제든지 사용가능하다.

웹 스코프

싱글톤 스코프 : 스프링 컨테이너의 시작과 끝까지 함께하는 매우 긴 스코프
프로토타입 스코프 : 생성과 의존관계 주입, 초기화까지만 진행하는 특별한 스코프

웹 스코프의 특징

  • 웹 스코프는 웹 환경에서만 동작한다.
  • 웹 스코프는 프로토타입과 다르게 스프링이 해당 스코프의 종료시점까지 관리한다. 따라서 종료메서드가 호출된다.

웹 스코프 종류

  • request : HTTP 요청 하나가 들어오고 나갈 때까지 유지되는 스코프, 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

HTTP Request 요청당 각각 할당되는 request 스코프

  • 각각의 클라이언트 요청당 하나의 빈 인스턴스가 생성되고 반환된다.

스코프와 Provider

스프링 빈 등록시 웹 스코프를 그대로 주입받으면 오류가 발생한다.
싱글톤 빈은 스프링 컨테이너 생성시 함께 생성되어서 라이프 사이클을 같이하지만, 웹 스코프(여기서는 request 스코프)의 경우 HTTP 요청이 올 때 새로 생성되고 응답하면 사라지기 때문에, 싱글톤 빈이 생성되는 시점에는 아직 생성되지 않았다. 따라서 의존관계 주입이 불가능하다.

😉 Provider 사용

  • 앞에서 배운 ObjectProvider를 사용하면, ObjectProvider.getObject()를 호출하는 시점까지 request scope 빈의 생성을 지연할 수 있다.
  • HTTP 요청이 들어오는 시점에 ObjectProvider.getObject()을 호출하고, HTTP 요청이 진행중이므로 (아직 응답이 가지 않음) 해당 요청을 받은 스프링 컨테이너는 request scope 빈을 생성한다.
  • ObjectProvider.getObject()를 서로 다른 싱글톤 빈에서 각각 호출하더라도 같은 HTTP요청이면 같은 스프링 빈이 반환된다!! ➡ 내가 직접 구분하려면 엄청 힘들다 😨

스코프와 프록시

Provider 사용보다 더 간단해진 방법이다.

@Component
@Scope(value = "request", proxyMode = ScopedProxyMode.TARGET_ClASS)
public class MyLogger {
}
  • @Scope속성에 proxyMode = ScopedProxyMode.TARGET_CLASS를 추가해준다
    • 적용대상이 인터페이스가 아닌 클래스면 TARGET_CLASS를 선택
    • 적용대상이 인터페이스면 INTERFACES를 선택
  • 이렇게 하면 MyLogger의 가짜 프록시 클래스를 만들어두고 HTTP request와 상관없이 가짜 프록시 클래스를 다른 빈에 미리 주입해둘 수 있다.

😮 웹 스코프와 프록시 동작 원리

주입된 웹 스코프 빈을 확인해보자

System.out.println("myLogger = " + myLogger.getClass());
myLogger = class hello.core.common.MyLogger$$EnhancerBySpringCGLIB$$b68b726d

CGLIB라는 라이브러리로 내 클래스를 상속받은 가짜 프록시 객체를 만들어서 주입한다! (스프링 컨테이너가 싱글톤 빈 등록할때 사용하는 라이브러리와 같다)

  • @ScopeproxyMode = ScopedProxyMode.TARGET_CLASS를 설정하면 스프링 컨테이너는 CGLIB라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용해서, 해당 웹 스코프 빈 클래스를 상속하는 가짜 프록시 객체를 생성한다.
  • 위의 결과를 보면 내가 등록한 순수 자바 클래스 빈이 아니라 가짜 프록시 객체가 등록된 것을 확인할 수 있다.
  • 그리고 스프링 컨테이너에 원래 만들었던 진짜 클래스 이름으로 (첫문자 소문자, 빈 이름 규칙) (여기서는 myLogger) 진짜 대신에 이 가짜 프록시 객체를 등록한다.
  • ag.getBean("myLogger", MyLogger.class)로 조회해도 프록시 객체가 조회된다
  • 그래서 의존관계 주입도 이 가짜 프록시 객체가 주입된다.

  • 가짜 프록시 객체는 요청이 오면 그때 내부에서 진짜 빈을 요청하는 위임 로직이 들어있다.
  • 가짜 프록시 객체는 내부에 진짜 myLogger를 찾는 방법을 알고있다.
  • 클라이언트가 myLogger.logic()을 호출하면 사실은 가짜 프록시 객체의 메서드를 호출한 것이다.
  • 가짜 프록시 객체는 request 스코프의 진짜 myLogger.logic()을 호출한다.
  • 가짜 프록시객체는 원본 클래스를 상속받아서 만들어졌기 때문에 이 객체를 사용하는 클라이언트 입장에서는 사실 원본인지 아닌지도 모르게 동일하게 사용할 수 있다 (다형성)

🧐 동작 정리

  • CGLIB라는 라이브러리로 내 클래스를 상속받은 가짜 프록시 객체를 만들어서 주입한다.
  • 이 가짜 프록시 객체는 실제 요청이 오면 그때 내부에서 실제 빈을 요청하는 위임 로직이 들어있다.
  • 가짜 프록시 객체는 실제 request scope와는 관계가 없다. 그냥 가짜이고, 내부에 단순한 위임 로직만 있고, 싱글톤처럼 동작한다.

🤓 특징 정리

  • 프록시 객체 덕분에 클라이언트는 마치 싱글톤 빈을 사용하듯이 편리하게 request scope를 사용할 수 있다.
  • 사실 Provider를 사용하든, 프록시를 사용하든 핵심 아이디어는 진짜 객체 조회를 꼭 필요한 시점까지 지연 처리한다는 점이다.
  • 단지 애노테이션 설정 변경만으로 원본 객체를 프록시 객체로 대체할 수 있다. 이것이 바로 다형성과 DI컨테이너가 가진 큰 강점이다!
  • 꼭 웹 스코프가 아니어도 프록시는 사용할 수 있다!

😨 주의점

  • 마치 싱글톤을 사용하는 것 같지만 다르게 동작하기 때문에 결국 주의해서 사용해야한다!
  • 이런 특별한 scope는 꼭 필요한 곳에만 최소화해서 사용하자, 무분별하게 사용하면 유지보수하기 어렵다.

해당 게시글은 인프런 김영한님의 <스프링 핵심 원리 - 기본편>을 듣고 정리한 내용입니다.

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백엔드 꿈나무 🐥

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2개의 댓글

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2021년 1월 28일

정리 너무 깔끔해서 좋아요!

1개의 답글