[스프링 핵심 원리] 싱글톤 컨테이너

싱글톤 패턴

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

 

싱글톤 패턴 문제점

• 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
• 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다.
• DIP를 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.
• 안티패턴으로 불리기도 한다.

 

싱글톤 컨테이너

• 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤(1개만 생성)으로 관리한다. 지금까지 학습한 스프링 빈이 바로 싱글톤으로 관리되는 빈이다.
• 스프링 컨테이너는 싱글턴 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
• 컨테이너는 객체를 하나만 생성해서 관리한다.
• 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, private 생성자로부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있다.

 

스프링의 기본 빈 등록 방식은 싱글톤이지만, 싱글톤 방식만 지원하는 것은 아니다. 요청할 때마다 새로운 객체를 생성해서 반환하는 기능도 제공한다. 

 

싱글톤 방식의 주의점

• 무상태(stateless)로 설계해야 한다.
  • 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안된다. (특정 클라이언트를 필요로 하는 필드가 있으면 안 된다.)
  • 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안 된다! (예:싱글톤 클래스의 멤버변수 변경)
  • 가급적 읽기만 가능해야 한다.
  • 필드 대신에 자바에서 공유되지 않는, 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야 한다.
• 스프링 빈의 필드에 공유 값을 설정하면 정말 큰 장애가 발생할 수 있다!

 

 

@Configuration과 싱글톤

@Configuration
public class AppConfig {
     @Bean
     public MemberService memberService() {
    	return new MemberServiceImpl(memberRepository()); //1번
     }
     @Bean
     public OrderService orderService() {
     	return new OrderServiceImpl(memberRepository(), discountPolicy()); //1번
     }
     @Bean
     public MemberRepository memberRepository() {
     	return new MemoryMemberRepository(); //1번
     }
     ...
}

스프링 컨테이너가 각각 @Bean을 호출해서 스프링 빈을 생성한다. 그래서 memberRepository() 는 다음과 같이 총 3번이 호출되어야 하는 것 아닐까?

• memberService 빈을 만드는 코드를 보면 memberRepository() 를 호출한다.
  • 이 메서드를 호출하면 new MemoryMemberRepository() 를 호출한다.
• orderService 빈을 만드는 코드도 동일하게 memberRepository() 를 호출한다.
  • 이 메서드를 호출하면 new MemoryMemberRepository() 를 호출한다.
• 스프링 컨테이너가 스프링 빈에 등록하기 위해 @Bean이 붙어있는 memberRepository() 호출한다.

결과적으로 각각 다른 3개의 MemoryMemberRepository 가 생성되면서 싱글톤이 깨지는 것처럼 보인다. 
그런데 출력 결과는 모두 1번만 호출된다.

 

@Configuration과 바이트코드 조작의 마법

• @Configuration 어노테이션을 사용하면 싱글톤 패턴이 적용된다.
• AppConfig클래스 내부의 의존관계를 직접 메서드 호출로 주입할 때 싱글톤 패턴이 깨지는데 이 때 문제를 해결하는 것이 @Configuration이다.
• @Configuration을 이용하면 AppConfig를 생성할 때, 실제 AppConfig가 아닌 AppConfig를 상속받은 AppConfig@CGLIB라는 새로운 클래스를 생성한다.  (부모 자식 관계)

 

@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
}

• 사실 AnnotationConfigApplicationContext 에 파라미터로 넘긴 값은 스프링 빈으로 등록된다. 그래서 AppConfig 도 스프링 빈이 된다.
• class hello.core.AppConfig가 아니라 class hello.core.AppConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$bd479d70 으로 빈 객체가 등록되어있다.
• 이것은 스프링이 CGLIB라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용해서 AppConfig 클래스를 상속받은 임의의 다른 클래스를 만들고, 그 다른 클래스를 스프링 빈으로 등록한 것이다.

 

빈 이름 : appConfig 빈 객체 : AppConfig@CGLIB

 

AppConfig@CGLIB 예상 코드

@Bean
public MemberRepository memberRepository() {
 
     if (memoryMemberRepository가 이미 스프링 컨테이너에 등록되어 있으면?) {
     	return 스프링 컨테이너에서 찾아서 반환;
     } 
     else { //스프링 컨테이너에 없으면
     	기존 로직을 호출해서 MemoryMemberRepository를 생성하고 스프링 컨테이너에 등록
     	return 반환
     }
}

• @Bean이 붙은 메서드마다 이미 스프링 빈이 존재하면 존재하는 빈을 반환하고, 스프링 빈이 없으면 생성해서 스프링 빈으로 등록하고 반환하는 코드가 동적으로 만들어진다. 이 덕분에 싱글톤이 보장되는 것이다.
• AppConfig 클래스에 @Configuration 을 적용하지 않고, @Bean 만 적용하면 스프링 빈으로는 등록되지만, 싱글톤을 보장하지 않는다.
• 크게 고민할 것이 없이 스프링 설정 정보는 항상 @Configuration 을 사용하면 된다.