스프링 핵심3 - 싱글톤 컨테이너

- 대부분의 스프링 애플리케이션은 웹 애플리케이션

- 웹 애플리케이션은 보통 여러 고객이 동시에 요청

 

인스턴스 낭비

- 스프링 없는 순수한 DI 컨테이너인 AppConfig는 요청을 할 때 마다 객체를 새로 생성

- 고객 트래픽이 초당 100이 나오면 초당 100개 객체가 생성되고 소멸된다! 메모리 낭비가 심하다. ( 싱글톤 패턴을 통해 해결 )

 

 

< 싱글톤 패턴 >

 

(싱글톤 패턴 적용한 예제 코드)

public class SingletonService {
	//1. static 영역에 객체를 딱 1개만 생성해둔다.
	private static final SingletonService instance = new SingletonService();
	//2. public으로 열어서 객체 인스턴스가 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");
	}
}

(싱글톤 패턴 사용한 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();
}

- 싱글톤 패턴 적용한 예제 코드에서 private로 new 키워드를 막고, 호출할 때 마다 같은 객체 인스턴스를 반환

 

- 싱글톤 패턴에는 DIP위반, 유연성이 떨어지는 등 문제점이 존재하는데 , 스프링을 통한 싱글톤 컨테이너는 이러한 문제점이 해결됨

 

 

< 싱글톤 컨테이너 >

- 스프링 컨테이너는 싱글턴 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리( 컨테이너는 객체를 하나만 생성해서 관리 )

- 스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할 ( 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라 함 )

- 스프링 컨테이너의 이런 기능 덕분에 싱글턴 패턴의 모든 단점을 해결하면서 객체를 싱글톤으로 유지할 수 있다.

( 싱글톤 패턴을 위한 지저분한 코드가 들어가지 않아도 되고, DIP, OCP, 테스트, private 생성자로 부터 자유롭게 싱글톤을 사용가능 )

 

(스프링 컨테이너를 사용하는 테스트 코드)

@Test
@DisplayName("스프링 컨테이너와 싱글톤")
  void springContainer() {
      ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
	//1. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
      MemberService memberService1 = ac.getBean("memberService",MemberService.class);
    //2. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
      MemberService memberService2 = ac.getBean("memberService",MemberService.class);
	//참조값이 같은 것을 확인
	System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
    System.out.println("memberService2 = " + memberService2);
      //memberService1 == memberService2
      assertThat(memberService1).isSameAs(memberService2);
  }

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

 

 

 

- 객체 인스턴스를 하나만 생성해서 공유하는 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체는 상태를 유지(stateful)하게 설계하면 안된다.

- 무상태(stateless)로 설계해야 한다!

1. 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안됨

2. 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안됨

3. 가급적 읽기만 가능해야 함

4. 필드 대신에 자바에서 공유되지 않는, 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야 함

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

 

(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;
	} 
}

 

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);
//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();
        }
	}
}

- StatefulService 의 price 필드는 공유되는 필드인데, 특정 클라이언트가 값을 변경, 그래서 20000 으로 출력 됨

 

 

- @Configuration 을 적용한 AppConfig 에 대해서

@Test
  void configurationDeep() {
      ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
//AppConfig도 스프링 빈으로 등록된다.
	  AppConfig bean = ac.getBean(AppConfig.class);
	  System.out.println("bean = " + bean.getClass());
//출력: bean = class hello.core.AppConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$bd479d70
}

- AnnotationConfigApplicationContext 에 파라미터로 넘긴 값은 스프링 빈으로 등록됨(AppConfig는 스프링 빈이 됨)

- AppConfig 스프링 빈을 조회해서 클래스 정보를 출력하면

- " bean = class hello.core.AppConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$bd479d70 " 과 같이 출력됨

- 순수 클래스라면 class.hello.core.AppConfig 와 같이 출력되어야 하는데, 스프링이 CGLIB라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용해서 AppConfig 클래스를 상속받은 임의의 다른 클래스를 만들고, 그 다른 클래스를 스프링 빈으로 등록한 것이기에 클래스 정보가 복잡하게 출력됨

- 그리고 그 임의의 다른 클래스가 싱글톤이 보장되도록 해준다.

 

- CGLIB에 대해 @Bean이 붙은 메서드마다 이미 스프링 빈이 존재하면 존재하는 빈을 반환하고, 스프링 빈이 없으면 생성해서 스프링 빈으로 등록하고 반환하는 코드가 동적으로 만들어진다. > 덕분에 싱글톤이 보장된다.

- AppConfig@CGLIB는 AppConfig의 자식 타입이므로, AppConfig 타입으로 조회 할 수 있다.

 

 

- @Configuration 을 붙이면 바이트코드를 조작하는 CGLIB 기술을 사용해서 싱글톤을 보장하지만, 만약 @Bean만 적용하면AppConfig가 CGLIB 기술 없이 순수한 AppConfig로 스프링 빈에 등록된다. 

- AppConfig에 각 빈마다 출력문을 추가하고 실행하면, memberRepository()의 출력문이 3번 나옴

>> 여러 인스턴스가 생성되고 싱글톤이 깨짐

 

- 스프링 설정 정보는 항상 @Configuration 을 사용