public class SingletonTest {
@Test
@DisplayName("스프링 없는 순수한 DI 컨테이너")
void pureContainer() {
AppConfig appConfig = new AppConfig();
// 1. 조회 : 호출할 때 마다 객체 생성
MemberService memberService1 = appConfig.memberService();
// 2. 조회 : 호출할 때 마다 객체 생성
MemberService memberService2 = appConfig.memberService();
// 참조값이 다른 것을 확인
System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
System.out.println("memberService2 = " + memberService2);
// memberService1 != memberService2
assertThat(memberService1).isNotSameAs(memberService2);
}
}
요청마다 다른 객체 인스턴스를 만들어내는 것을 확인할 수있다.
싱글톤 패턴
싱글톤 패턴은클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴이다.
그래서 객체 인스턴스를 2개 이상 생성하지 못하도록 막아야 한다. →private 생성자를 사용해 외부에서 임의로 new 키워드를 사용하지 못하도록 막음
싱글톤 패턴을 사용하면 고객의 요청이 올 때 마다 객체를 생성하지 않고, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
👉🏻 싱글톤 패턴 적용
📁 test/singleton/SingletonService
public class SingletonService {
// static 영역에 객체를 딱 1개만 생성해둔다.
private static final SingletonService instance = new SingletonService();
// public으로 열어서 객체 인스턴스가 필요하면 이 static 메소드를 통해서만 조회하도록 허용한다.
public static SingletonService getInstance() {
return instance;
}
// 생성자를 private으로 선언해서 외부에서 new 키워드를 사용한 객체 생성을 못하게 막는다.
private SingletonService() {
}
public void logic() {
System.out.println("싱글톤 객체 로직 호출");
}
}
static 영역에 객체 instance를 미리 하나 생성해서 올려둔다.
이 객체 인스턴스가 필요하면 오직 getInstance() 메소드를 통해서만 조회할 수 있도록 한다.이 메소드를 호출하면 항상 같은 인스턴스를 반환한다.
딱 1개의 객체 인스턴스만 존재해야 하므로, 생성자를 private으로 막아 혹시라도 외부에서 new 키워드로 객체 인스턴스가 생성되는 것을 막는다.
getInstance() 메소드를 호출할 때 마다 같은 객체 인스턴스를 반환하는 것을 확인할 수 있다.
💡 문제점
싱글톤 패턴을 구현하는 코드가 많이 들어간다.
클라이언트가 구체 클래스에 의존한다. → DIP 위반, OCP 위반 가능성 높음
테스트마다 데이터를 초기화 해줘야 하므로 테스트하기 어렵다.
내부 속성을 변경하거나 초기화 하기 어렵다.
private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다.
유연성이 떨어진다.
안티패턴으로 불리기도 한다.
싱글톤 컨테이너
스프링 컨테이너는 위와 같은 기존의 싱글톤 패턴의 문제점을 해결해준다.
우리가 이전에 학습한 스프링 빈이 바로 싱글톤으로 관리되는 빈이다.
스프링 컨테이너는 싱글턴 패턴을 적용하지 않아도,객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라 한다.
스프링 컨테이너의 이런 기능 덕분에 싱글톤 패턴의 모든 단점을 해결하면서 객체를 싱글톤으로 유지할 수 있다.
싱글톤 패턴을 위한 지저분한 코드가 들어가지 않아도 됨
DIP, OCP, 테스트, private 생성자로부터 자유롭게 싱글톤 사용 가능
고객의 요청이 올 때마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 재사용
스프링의 기본 빈 등록 방식은 싱글톤이지만, 싱글톤 방식만 지원하는 것은 아니다. 요청할 때 마다 새로운 객체를 생성해서 반환하는 기능도 제공한다. (자세한 내용은 이후에 빈 스코프에서 설명)
👉🏻 스프링 컨테이너 사용 테스트
📁 test/singleton/SingletonTest
@Test
@DisplayName("스프링 컨테이너와 싱글톤")
void springContainer() {
// 스프링 컨테이너 생성
ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
// 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
MemberService memberService1 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);
// 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);
}
getBean() 메소드를 호출할 때 마다 같은 객체 인스턴스를 반환하는 것을 확인할 수 있다.
싱글톤 방식의 주의점
싱글톤 패턴이든, 스프링 싱글톤 컨테이너를 사용하든, 객체 인스턴스를 하나만 생성해서 공유하는 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체는 상태를 유지(stateful)하게 설계하면 안된다.
무상태(stateless)로 설계해야만 한다 !
특정 클라이언트에의존적인 필드가 있으면 안됨
특정 클라이언트가값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안됨
가급적 읽기만 가능해야 함
공유 필드 대신에 자바에서 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야 한다.
스프링 빈 필드에 공유 값을 설정하면 정말 큰 장애가 발생할 수 있기에 반드시 주의해야 한다.
👉🏻 상태를 유지(stateful)할 경우 발생하는 문제점 예제
📁 test/singleton/StatefulService
public class StatefulService {
private int price; // 공유필드 (상태 유지)
public void order(String name, int price) {
System.out.println("name = " + name + " price = " + price);
this.price = price; // 값을 넣어주고 (여기가 문제!)
}
public int getPrice() {
return price; // 그 값을 꺼냄
}
}
price 필드는 공유되는 필드인데, 특정 클라이언트가 값을 변경한다.
싱글톤 패턴에서 이런식으로 공유필드에 접근하다보면 예기치 못한 값들을 반환하는 장애가 일어난다.
👉🏻 상태를 유지(stateful)할 경우 발생하는 문제점 테스트
📁 test/singleton/StatefulServiceTest
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 : A사용자 주문 금액 조회
int priceA = statefulService1.getPrice();
// ThreadA : A사용자는 10000원을 기대했지만, 기대와 다르게 20000원 출력
System.out.println("priceA = " + priceA);
assertThat(statefulService1.getPrice()).isEqualTo(20000);
}
static class TestConfig {
@Bean
public StatefulService statefulService() {
return new StatefulService();
}
}
}
statefulSerivce는 싱글톤으로 사용자A가 사용하는 statefulSerivce1과 사용자B가 사용하는 statefulService2는 같은 객체이다. 따라서 사용자A와 사용자B는 같은 객체의 price 필드에 접근하게 된다.
사용자A의 주문금액을 호출했는데, 10000이 아닌 20000원이라는 결과가 나온 것을 확인 할 수 있다.
이러한 문제가 발생할 수 있기 때문에 스프링 빈은 항상 무상태로 설계하는 것이 중요하다.
👉🏻 무상태 설계 수정 예시
public class StatefulService {
// private int price; // 공유필드는 사용하지 말자
public int order(String name, int price) {
System.out.println("name = " + name + " price = " + price);
// this.price = price; // 값을 넣는 행위 금지, 읽기만 하자
return price;
}
/* 사용하지 말자
public int getPrice() {
return price;
}
*/
}
@Configuration과 싱글톤
@Configuration의 역할이 무엇일까?
@Bean을 해주면 해당 인스턴스를 Bean에 등록해주는데, @Configuration을 명시하는 것과 안하는게 무슨 차이일까?
@Configuration의 유무 차이는 각각의 인스턴스 call 횟수를 통해 확인 할 수 있다.
📁 AppConfig
@Configuration
public class AppConfig {
@Bean
public MemberService memberService() {
System.out.println("call AppConfig.memberService");
return new MemberServiceImpl(memberRepository());
}
@Bean
public MemberRepository memberRepository() {
System.out.println("call AppConfig.memberRepository");
return new MemoryMemberRepository();
}
@Bean
public OrderService orderService() {
System.out.println("call AppConfig.orderService");
return new OrderServiceImpl(memberRepository(), discountPolicy());
}
@Bean
public DiscountPolicy discountPolicy() {
return new RateDiscountPolicy();
}
}
스프링 컨테이너가 각각 @Bean을 호출해서 스프링 빈을 생성한다.
그 과정에서 memberRepository()는 3번 호출되는 것처럼 보인다.
스프링 컨테이너가 스프링 빈에 등록하기 위해 @Bean이 붙어있는 memberRepository() 호출
memberService() 로직에서 memberRepository() 호출
orderService() 로직에서 memberRepository() 호출
결과적으로 각각 다른 MemberRepository가 생성되면서 싱글톤이 깨지지 않나? 하는 의문이 들 수 있다.
