싱글톤, 싱글톤 컨테이너, 스프링 컨테이너

웹 애플리케이션은 보통 여러 고객이 동시에 요청을 한다.

 

요청이 올 때마다 객체를 만들어야 하나???

 

1. 스프링 없는 DI 컨테이너

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• 스프링 없는 DI 컨테이너 사용
• 호출 될 때 마다 객체를 생성하는지 확인

public class SingletonTest {

    @Test
    @DisplayName("스프링 없는 순수한 DI 컨테이너")
    void pureContainer(){
        AppConfig appConfig = new AppConfig();
        //1. 조회 : 호출할 때 마다 객체를 생성
        MemberService memberService = appConfig.memberService();

        //2. 조회 : 호출할 때 마다 객체를 생성
        MemberService memberService2 = appConfig.memberService();

        //참조값이 다른지 확인
        System.out.println("memberService = " + memberService);
        System.out.println("memberService2 = " + memberService2);

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

    }
}

• 실행 결과 생성된 객체의 참조값이 다르다.

memberService = hello.core.member.MemberServiceImpl@3b69e7d1
memberService2 = hello.core.member.MemberServiceImpl@815b41f

• 이전에 만든 스프링 없는 DI컨테이너인 AppConfig는 요청을 할 때 마다 객체 생성
• 메모리 낭비가 심해..
• 그러면 딱 1개만 생성되고 공유하도록 하자 -> 즉 싱글톤 패턴을 적용하자.

 

2. 싱글톤 패턴

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• 클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴
• 객체 인스턴스를 2개 이상 생성하지 못하도록
   private 생성자를 사용해서 외부에서 new하지 못하도록 막음!

3. SingletonService class

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• 싱글톤 테스트를 위해 클래스 생성
• static을 사용하여 클래스 로더가 초기화 하는 시점에 해당 인스턴스를 메모리에 등록하게됨.
• 즉 static 영역에 객체 인스턴스를 하나 생성해서 올려두자.
• 생성자를 private로 막아 외부 클래스에서 new 하지 못함.
• 인스턴스의 참조를 꺼낼 수 있는 방법은 getInstance밖에 없음. 따라서 항상 같은 인스턴트 반환함

public class SingletonService {

    private static final SingletonService instance = new SingletonService();

    public static SingletonService getInstance(){
        return instance;
    }

    private SingletonService(){}

    public void logic(){
        System.out.println("싱글톤 객체 로직 호출출");    }
}

 

3. Test

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    @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 ==
        
    }

• Singleton 적용한 인스턴스는 유일하다. 참조값이 동일함.
• 호출할 때 마다 같은 인스턴스를 반환함

singletonService1 = hello.core.singleton.SingletonService@327514f
singletonService2 = hello.core.singleton.SingletonService@327514f

 

3. 스프링 컨테이너가 bean을 싱글톤 bean으로 생성 및 등록을 해줌!!!!!

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4. 싱글톤 패턴의 문제점

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• 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
• 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존하게됨 --> DIP위반
  ex) memberService.getInstance : 구체클래스에 의존
• 구체 클래스에 의존하여 OCP위반 가능성 높아짐
• 테스트하기 어려움.....
• 내부 속성 변경 및 초기화 어려움
• private 생성자로 자식 클래스 만들기 어려워짐..
• 유연성 떨어짐..DI적용하기 어려움..
• 안티패턴!!

 

 

5. 싱글톤 컨테이너

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• 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리!
• ㅗㅜㅑ!
• 스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 한다.
• 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라 함.
• 스프링 컨테이너 덕분에 DIP, OCP, 테스트, private  생성자로부터 자유롭게 싱글톤 사용!
• Test
  

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

• 동일한 인스턴스를 반환한다!!!!!

memberService = hello.core.member.MemberServiceImpl@7216fb24
memberService2 = hello.core.member.MemberServiceImpl@7216fb24

 

6. 싱글톤 방식의 주의점!

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• 싱글톤 패턴이든, 스프링 같은 싱글톤 컨테이너든 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 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안된다!
  - 가급적 읽기만 가능해야 한다 : 가급적이면 값을 수정하면 안된다.
  - 필드 대신에 자바에서 공유되지 않는, 지역변수, 파라미터, ThreadLocal등을 사용해야 한다!
• 스프링 빈의 필드에 공유 값을 설정하면 정말 큰!!장애가 발생할수 있다~

 

 

6-1)Test

• StatefulService를 빈으로 등록
• 스프링 컨테이너에서 해당 빈을 받아와서 statefulService1, statefulService2 생성
• 둘은 같은 인스턴스를 공유함
• A가 먼저 10000원 주문을 생성
• 이후 B가 20000원 주문을 생성
• A가 본인의 price를 조회하면 얼마가 나올까?

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;
    }
}

class StatefulServiceTest {

    @Test
    void statefulServiceSingleton(){

        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(TestConfig.class);

        StatefulService statefulService1 = ac.getBean(StatefulService.class);
        StatefulService statefulService2 = ac.getBean(StatefulService.class);

        //ThreadA: A사용자 10000원 주문
        statefulService1.order("userA", 10000);
        //ThreadB: B사용자 20000원 주문
        statefulService2.order("userB", 20000);

        //ThreadA: 사용자A가 주문 금액 조회
        int price = statefulService1.getPrice();
        System.out.println("price = " + price);

        Assertions.assertThat(statefulService1.getPrice()).isEqualTo(20000);

    }

    static class TestConfig{

        @Bean
        public StatefulService statefulService(){
            return new StatefulService();
        }
    }
}

• A의 주문금액 10000이 아닌 B의 주문금액 20000이 나온다.
• 둘은 같은 인스턴스를 공유하기 때문에 B에 의해 값이 변경된 것이다. -->문제원인

name = userA price = 10000
name = userB price = 20000
price = 20000

• StatefulService의 price필드는 공유되는 필드이다!!!!
• 그런데?? 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있다.
• 즉 공유되는 필드의 값을 변경해버린다.
• 스프링 빈은 항상 무상태!!!!!!!!Stateless로 설계하자!!!
• 어떻게 하는데??
  - 예를 들어 price를 지역 변수로 변경 --> 공유되는 필드가 없음 --> 클라이언트가 변경 못함.
  - 지역변수는 공유가 안됨.
  

  public class StatefulService {
  
      public int order(String name, int price){
          System.out.println("name = " + name + " price = " + price);
     
          return price;
      }
  
  }​

class StatefulServiceTest {

    @Test
    void statefulServiceSingleton(){

        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(TestConfig.class);

        StatefulService statefulService1 = ac.getBean(StatefulService.class);
        StatefulService statefulService2 = ac.getBean(StatefulService.class);

        //ThreadA: A사용자 10000원 주문
        int userAPrice = statefulService1.order("userA", 10000);
        //ThreadB: B사용자 20000원 주문
        int userBPrice = statefulService2.order("userB", 20000);

        //ThreadA: 사용자A가 주문 금액 조회

        System.out.println("price = " + userAPrice);

    }

    static class TestConfig{

        @Bean
        public StatefulService statefulService(){
            return new StatefulService();
        }
    }
}

 

 

7. GitHub : 210727 Singleton Container

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GitHub - bsh6463/SpringCoreFunction