이전에 만든 스프링 없는 순수한 DI 컨테이너인 AppConfig 는 요청할 때마다 객체를 새로 생성한다.
문제는 보통의 웹 애플리케이션은 여러 고객이 동시에 요청한다.
고객 트래픽이 초당 100이 나오면, 초당 100개 객체가 생성/소멸되는 꼴이다.
이 문제를 해결하기 위해서 스프링 컨테이너는 해당 객체가 딱 1개만 생성되고 공유하도록 설계한 싱글톤 패턴을 이용한다.
@Test
@DisplayName("스프링 없는 순수한 DI 컨테이너")
void pureContainer() {
AppConfig appConfig = new AppConfig();
MemberService memberService1 = appConfig.memberService();
MemberService memberService2 = appConfig.memberService();
System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
System.out.println("memberService2 = " + memberService2);
Assertions.assertThat(memberService1).isNotSameAs(memberService2);
}
2. 싱글톤 패턴
클래스의 인스턴스를 딱 1개만 생성되도록 보장하는 디자인 패턴이다.
private 생성자를 통해서 외부에서 new 키워드를 통해 객체를 생성하지 못하도록 막는다.
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() {
}
}
싱글톤 패턴의 문제점
싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많아진다.
의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다.
추상화에 의존하지 않는다면 DIP/OCP 원칙을 위반한다.
테스트하기 어렵다.
전역 상태를 가지기에 각 테스트마다 독립성이 회손된다.
내부 속성을 변경하거나, 초기화하기 어렵다.
private 생성자로 자식 클래스를 만들기가 어렵다.
결론적으로 유연성이 떨어지기에 안티패턴으로 불린다.
3. 싱글톤 컨테이너
스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하며 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
싱글톤 컨테이너
스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너의 역할을 한다. 이렇게 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라고 한다.
스프링 컨테이너의 이런 기능 덕분에 싱글톤 패턴의 모든 단점은 해결하면서 객체를 싱글톤으로 유지할 수 있다.
싱글톤 패턴을 위한 지저분한 코드가 들어가지 않아도 된다.
DIP/OCP, 테스트코드 작성, private 생성자로부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있다.
스프링 컨테이너 덕분에 고객의 요청이 올 때 마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 재사용할 수 있다.
4. 싱글톤 방식의 주의점
싱글톤 패턴이든, 스프링 같은 싱글톤 컨테이너를 사용하든, 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.
특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안된다.
특정 클라이언트가 값을변경할 수 있는 필드가 있으면 안된다.
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!
상태를 유지할 경우 발생하는 문제점 예시
package hello.core.singleton;
public class StatefulService {
private int price;
public void order(String name, int price) {
System.out.println("name = " + name + " price = " + price);
this.price = price;
}
public int getPrice() {
return price;
}
}
진짜 공유필드는 조심해야 한다! 스프링 빈은 항상 무상태(stateless) 로 설계하자.
5. @Configuration 과 싱글톤
그런데 이상한 점이 있다. 다음 AppConfig 코드를 보자.
@Configuration
public class AppConfig {
@Bean
public MemberService memberService() {
return new MemberServiceImpl(memberRepository());
}
@Bean
public OrderService orderService() {
return new OrderServiceImpl(
memberRepository(),
discountPolicy());
}
@Bean
public MemberRepository memberRepository() {
return new MemoryMemberRepository();
}
...
}
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.
결과적으로 각각 다른 2개의 MemoryMemberRepository 가 생성되면서 싱글톤이 깨지는 것 처럼 보인다. 스프링 컨테이너는 이 문제를 어떻게 해결할까?
확인해보면 memberRepository 인스턴스는 모두 같은 인스턴스가 공유되어 사용된다.
6. @Configuration과 바이트코드 조작의 마법
스프링 컨테이너는 싱글톤 레지스트리다. 따라서 스프링 빈이 싱글톤이 되도록 보장해주어야 한다.
그런데 스프링이 자바 코드까지 어떻게 하기는 어렵다. 위 자바 코드를 보면 분명 memberRepository 는 3번 호출되어야 하는 것이 맞다.
그래서 스프링은 클래스의 바이트코드를 조작하는 라이브러리를 사용한다.
모든 비밀은 @Configuration 을 적용한 AppConfig 에 있다.
@Test
void configurationDeep() {
ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
AppConfig bean = ac.getBean(AppConfig.class);
System.out.println("bean = " + bean.getClass());
}
AppConfig 스프링 빈을 조회해서 클래스 정보를 출력해보자.
순수한 클래스라면 다음과 같이 출력되어야 한다.
그런데 예상과는 다르게 클래스 명에 xxxCGLIB가 붙으면서 상당히 복잡해진 것을 볼 수 있다. 이것은 내가 만든 클래스가 아니라 스프링이 CGLIB라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용해서 AppConfig 클래스를 상속받은 임의의 다른 클래스를 만들고, 그 다른 클래스를 스프링 빈으로 등록한 것이다!
그 임의의 다른 클래스가 바로 싱글톤이 보장되도록 해준다. 아마도 다음과 같이 바이트 코드를 조작해서 작성되어 있을 것이다.(실제로는 CGLIB의 내부 기술을 사용하는데 매우 복잡하다.)
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 스
프링 빈으로 등록하고 반환하는 코드가 동적으로 만들어진다.
덕분에 싱글톤이 보장되는 것이다.
@Configuration 을 적용하지 않고, @Bean 만 적용하면 어떻게 될까?
@Configuration 을 붙이면 바이트코드를 조작하는 CGLIB 기술을 사용해서 싱글톤을 보장하지만,
만약 @Bean만 적용하면 어떻게 될까?
@Bean만 사용해도 스프링 빈으로 등록되지만, 싱글톤을 보장하지 않는다.
memberRepository() 처럼 의존관계 주입이 필요해서 메서드를 직접 호출할 때 싱글톤을 보장하지 않는다.
크게 고민할 것이 없다. 스프링 설정 정보는 항상 @Configuration 을 사용하자.
