Spring - Singleton 컨테이너 정리.

Spring - Singleton 컨테이너 정리

 

스프링에서의 싱글톤 패던에 관하여 좀더 깊이있게 공부하는 과정에 내용을 정리한다.

 

싱글톤패턴이란?

싱글톤패턴이란 클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴이다.

아래에 예시는 싱글톤패턴을 짤때 미리 객체를 생성해두는 가장 단순하고 안전한 방법이다.

//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 허용한 다.
public static SingletonService getInstance() { return instance; }
//3. 생성자를 private으로 선언해서 외부에서 new 키워드를 사용한 객체 생성을 못하게 막는다.
private SingletonService() { }

 

싱글톤패턴 테스트

다음 테스트를 통해서 정말로 같은 인스턴스가 생성되어 반환받았는지 확인이 가능하다.

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

        //참조값이 다른 것을 확인
        System.out.println("singletonService1 = " + singletonService1);
        System.out.println("singletonService2 = " + singletonService2);

        //isSameAs 로 인스턴스 비교..
        Assertions.assertThat(singletonService1).isSameAs(singletonService2);

    }

AssertJ테스트와 프린트문으로 찍힌 결과값들을 보고 같은 객체를 할당받은 것을 확인할 수 있다.

 

싱글톤패턴을 왜 쓰는가?

먼저 싱글톤 패턴을 왜 쓰는지 보다 싱글톤 패턴을 사용하지 않았을때를 비교해본다. 결과는 당연히 다른 객체가 할당 될 것이다.

    @Test
    @DisplayName("스프링없는 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
        Assertions.assertThat(memberService1).isNotSameAs(memberService2);
    }

보통 스프링 애플리케이션은 웹쪽에 많이 쓰인다. 웹 애플리케이션 특성상 여러 클라이언트에게 동시 다발적으로 요청이 오는 것을 처리해야한다. 만약 이때 싱글톤 패턴을 쓰지 않더라면 방금 위에서 보았듯이 매 요청마다 객체를 생성해서 전달을 해주어야한다. 

 

이렇게 된다면 메모리 낭비가 심하게되어 하나의 인스턴스만을 생성하는 싱글톤 패턴을 사용하여 이러한 메모리 낭비를 막을 수 있다.

 

이렇게만 본다면 장점만 있을거 같지만 싱글톤 패턴에는 여러 문제점들이 존재하다.

 

싱글톤문제점

1. 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다. -> 코드 중복

2. 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존하다. -> DIP 위반

3. 클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다. -> 구체 클래스에 의존하기 때문에 변경 가능성 존재
4. 테스트하기 어렵다.
5. 내부 속성을 변경하거나 초기화 하기 어렵다.
6. private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다.
7. 결론적으로 유연성이 떨어진다.
8. 안티패턴으로 불리기도 한다.

 

이처럼 여러가지의 문제점들이 존재한다. 만약 싱글톤디자인패턴에 대한 정리였다면 여기까지였겠지만 글 제목에 있듯이 스프링에서 지원하는 싱글톤 컨테이너가 이러한 싱글톤 문제점들을 다 해결해주면서 객체 인스턴스를 딱 1개만 생성해서 관리해주는 역할을 해준다.

 

싱글톤컨테이너

싱글톤컨테이너는 싱글톤 패턴을 적용(싱글톤문제점 1.)하지 않아도 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.

싱글톤컨테이너 역할을 해주는 스프링컨테이너는 이렇게 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라고 부른다.

 

그러면 스프링컨테이너를 사용하여 정말 인스턴스가 1개 생성되는지 테스트해보자.

@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);
}

다음과 같이 같은 인스턴스의 생성을 확인할 수 있다.

이때 설정파일로 쓰인 AppConfig에서 @Configuration과 @Bean 어노테이션으로 인하여 이러한 작업이 가능한 것이다.

 ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class); 에서 AppConfig가 스프링 빈으로 등록이 되며 클래스 정보를 찍어보면 순수한 클래스가 아닌 아래와 같이 정보가 출력되는 것을 확인할 수 있다.

class hello.core.AppConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$bd479d70

이것은 스프링이 CGLIB라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용해서 AppConfig 클래스를 상속받은 임의의 다른 클래스를 만들고, 그 다른 클래스를 스프링 빈으로 등록한 것이다.

 

내부적으로 @Bean이 붙은 메서드마다 스프링 빈이 없으면 생성하고 있다면 이미 존재하는 빈을 반환하는 코드가 작동하므로 싱글톤이 보장되는 것이다. 

 

그렇기때문에 @Configuration 어노테이션을 사용하지 않고 @Bean만 있는 AppConfig을 넣으면 싱글톤패던을 보장하지 않는다.