스프링 개념 - 싱글톤 컨테이너란

김영한님의 스프링 핵심 원리 - 기본편 강의
섹션5. 싱글톤 컨테이너 강의 요약입니다. 두 개의 문서로 정리하였으며 순차적으로 보시면 됩니다.

2023.02.05 - [Study/인프런] - Spring @Configuration과 싱글톤 관계

Spring @Configuration과 싱글톤 관계

웹 애플리케이션과 싱글톤

스프링은 태생이 기업용 온라인 서비스 기술을 지원하기 위해 탄생했다. 웹 애플리케이션은 보통 여러 고객이 동시에 요청한다. 즉, 고객이 3번 요청하면 객체가 3개 생성된다.

스프링 없는 순수한 DI 컨테이너인 AppConfig는 요청을 할 때마다 객체를 새로 생성한다.
고객 트래픽이 초당 100이 나오면 초당 100개의 객체가 생성되고 소멸됨 -> 메모리 낭비가 심함 (예시 코드 확인)

해결방안은 해당 객체가 딱 1개만 생성되고, 생성된 객체 인스턴스를 공유하도록 설계하면 된다. -> 이게 바로 싱글톤 패턴이다.

  

    
    
      
     
  

    @Test
    @DisplayName("스프링 없는 순수한 DI 컨테이너")
    void pureContainer() {
        AppConfig appConfig = new AppConfig();

        //1. 조회: 호출할 때마다 객체를 생성
        MemberService memberService1 = appConfig.memberService();

        //2. 조회: 호출할 때마다 객체를 생성
        MemberService memberService2 = appConfig.memberService();

        // 참조 값이 다른 것을 확인
        System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
        System.out.println("memberService2 = " + memberService2);

        // memberService1 != memberService2
        assertThat(memberService1).isNotSameAs(memberService2);
    }

싱글톤 패턴

static 영역에 객체 instance 를 미리 하나 생성해서 올려둔다. 이 객체 인스턴스가 필요하면 오직 getInstance() 메서드를 통해서만 조회할 수 있다. 이것을 호출하면 항상 같은 인스턴스를 반환한다.
딱 1개의 객체 인스턴스만 존재해야 하므로, 생성자를 private로 막아서 혹시라도 외부에서 new키워드로 객체 인스턴스가 생성되는 것을 막는다.

  

    
    
      
     
  

public class SingletonService {

    //1. class 레벨에 올라가기 때문에 static 영역에 딱 한개만 생성되어 올라감
    private static final SingletonService instance = new SingletonService();

    //2. public으로 열어서 객체 인스턴스가 필요하면 이 static 메서드를 통해서만 조회하도록 허용함
    public static SingletonService getInstance() {
        return instance;
    }

    //3. 생성자를 private으로 선언해서 외부에서 new 키워드를 사용한 객체 생성을 못하게 막는다.
    private SingletonService() {

    }

}

  

    
    
      
     
  

    @Test
    @DisplayName("싱글톤 패턴을 적용한 객체 사용")
    void singletonServiceTest() {
        SingletonService singletonService1 = SingletonService.getInstance();
        SingletonService singletonService2 = SingletonService.getInstance();

        System.out.println(singletonService1);
        System.out.println(singletonService2);

        //same  == 진짜 인스턴스가 같은지 비교
        assertThat(singletonService1).isSameAs(singletonService2);
    }

만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있지만 수많은 문제점이 존재한다.
싱글톤 컨테이너는 아래에 작성된 싱글톤 패턴의 문제점을 다 해결한다!!

싱글톤 패턴의 문제점

• 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다. (기본적으로 넣어야할 코드가 존재)
• 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스가 의존한다. -> DIP위반 (getInstance를 불러와야함)
• 클라이언트가 구체클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다.
• 테스트하기 어렵다.
• 내부 속성을 변경하거나 초기화하기 어렵다.
• private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다.
• 유연성이 떨어진다... 안티패턴으로 불리기도 한다.

싱글톤 컨테이너

스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤(1개만 생성)으로 관리한다. (ex. 동일한 memberService 반환)

싱글톤 컨테이너

• 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.
• 싱글턴 패턴의 모든 단점을 해결하면서 객체를 싱글톤으로 유지할 수 있다.

스프링의 기본 빈 등록 방식은 싱글톤이지만, 싱글톤만 지원하는 것은 아니다. 요청할때마다 새로운 객체를 생성해서 반환하는 기능도 제공한다.

  

    
    
      
     
  
 @Test
    @DisplayName("스프링 컨테이너와 싱글톤")
    void springContainer() {
        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

        MemberService memberService1 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);
        MemberService memberService2 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);

        // 참조 값이 같다.
        System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
        System.out.println("memberService2 = " + memberService2);

        // memberService1 == memberService2
        assertThat(memberService1).isSameAs(memberService2);
    }

싱글톤 방식의 주의점

객체 인스턴스를 하나만 생성해서 공유하는 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체는 무상태(stateless)로 설계해야한다.

• 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있음 안됨
• 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있음 안됨
• 가급적 읽기만.
• 자바에서 공유되지 않는, 지역변수 파라미터 ThreadLocal 등을 사용해야 한다.

스프링 빈의 필드에 공유 값을 설정하면 정말 큰 장애가 발생할 수 있다. 스프링 빈은 항상 무상태(stateless)로 설계하자.