[Spring] 싱글톤 컨테이너

웹 어플리케이션은 고객이 요청할때마다 인스턴스를 새로 생성하게된다.

@Test
@DisplayName("스프링 없는 순수한 DI 컨테이터")
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();

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

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

순수한 DI 컨테이너인 AppConfig는 요청을 할 때 마다 객체를 새로 생성한다.

해결 방안은 해당 객체가 1개가 생성되고 공유하도록 설계하여 문제를 해결한다.

 

싱글톤 패턴

• 클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 패턴이다.
• 그래서 객체 인스턴스를 2개 이상 생성하지 못하도록 막아야 한다.
  • private 생성자를 사용해서 외부에서 임의로 new 키워드를 사용하지 못하도록 막아야 한다.

@Test
    @DisplayName("스프링 없는 순수한 DI 컨테이터")
    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();

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

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

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

        System.out.println("singletonService1 = " + singletonService1);
        System.out.println("singletonService2 = " + singletonService2);

        Assertions.assertThat(singletonService1).isSameAs(singletonService2);

        // same = 참조값까지 비교
        // equal = 값이 같은지
    }

순수 자바 코드로 작성한 싱글톤패턴

1. static 영역에 객체 instance를 미리 하나 생성해서 올려둔다
2. 이 객체 인스턴스가 필요하면 오직  getInstance() 메서드를 통해서만 조회할 수 있다.
   이 메서드는 항상 같은 인스턴스를 반환한다
3. 딱 1개의 객체 인스턴스만 존재해야 하므로,
   생성자를 private으로 막아서 혹시라도 외부에서 new 키워드로 객체 인스턴스가 생성되는 것을 막는다

싱글톤 패턴 문제점

• 싱글톤 패텅을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
• 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 위존한다. -> DIP 원칙을 위반한다.
• 클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다.
• 테스트하기 어렵다
• 내부 속성을 변경하거나 초기화하기 어렵다.
• private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다.
• 결론적으로 유연성이 떨어진다
• 안티패턴이라고 불리기도 한다.

 

스프링 프레임워크를 사용하면 알아서 모든 객체를 싱글톤으로 만들어준다.

 

싱글톤 컨테이너

스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.

 

• 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴을 적용하지 않아도, 객체인스턴스를 싱글톤으로 관리해준다.
  • Bean으로 지정된 객체를 빈 저장소에 저장함으로써 이미 생성된 객체를 재사용 할 수 있도록 도와줌
• 스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 한다. 이렇게 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라 한다.
• 스프링 컨테이너의 이런 기능 덕분에 싱글턴 패턴의 모든 단점을 해결하면서 객체를 싱글톤으로 유지할 수 있다.
  • 싱글톤 패턴을 위한 지저분한 코드가 들어가지 않아도 된다.
  • DIP, OCP, 테스트, priavate 생성자로부터 자유롭게 싱글톤 패턴을 사용할 수 있다.

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

    // 1. 조회: 호출할 때마다 객체를 생성
    MemberService memberService1 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);

    // 2. 조회: 호출할 때마다 객체를 생성
    MemberService memberService2 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);

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

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

스프링 컨테이너를 적용해서 싱글톤 패턴 구현

고객이 요청할때마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 재사용 할 수 있다.

 

-> 스프링 컨테이너는 싱글톤 뿐만 아니라 새로운 객체를 생성해서 반환하는 기능도 제공한다.

 

 

싱글톤 방식의 주의점

싱글톤 패턴이든, 스프링 같은 싱글톤 컨테이너를 사용하든, 객쳉 인스턴스 하나만 생성해서 공유하는 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체는 상태를 유지(stateful)하게 설계하면 안된다.

무상태로 설계해야한다.

• 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안된다.
• 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안된다.
• 가급적 읽기만 가능해야한다.
• 필드 대신에 자바에서 공유되지 않는 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야 한다.

[잘못된 싱글톤 설계의 예시]

    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;
    }

 

[위 문제를 해결한 설계]

//    private int price; // 상태를 유지하는 필드

    public int order(String name, int price) {
        System.out.println("name = " + name + " price = " + price);
//        this.price = price; // 여기가 문제
        return price;
    }