[Spring] 스프링 핵심 원리 - 싱글톤 컨테이너

싱글톤 패턴

• 클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴
  • 객체 인스턴스를 2개 이상 생성하지 못하도록 막아야 함
  • private 생성자를 사용해 외부에서 임의로 new 키워드를 사용하지 못하도록 막아야 함

 

예시)

public class SingletonService {
	// 1. static 영역에 객체를 딱 1개만 생성해둠
	private static final SingletonService instance = new SingletonService();
	
	// 2. public으로 열어서 객체 인스턴스가 필요하면 이 static 메서드를 통해서만 조회하도록 허용함
	public static SingletonService getInstance() {
		return instance;
	}
	
	// 3. 생성자를 private으로 선언해서 외부에서 new 키워드를 사용한 객체 생성을 못하게 막음
	private SingletonService() { }
}

• 싱글톤 패턴을 적용하면 고객의 요청이 올 때마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 사용할 수 있음
• 문제점
  • 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어감
  • 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존함 → DIP 위반
  • 클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높음
  • 테스트하기 어려움
  • 내부 속성을 변경하거나 초기화하기 어려움
  • private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어려움
  • 결론적으로 유연성이 떨어짐
  • 안티 패턴으로 불리기도 함

 

싱글톤 컨테이너

• 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리함
• 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴을 코드에 직접 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리함
  • 스프링 컨테이너는 ‘싱글톤 컨테이너’ 역할을 함
  • 이렇게 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 ‘싱글톤 레지스트리’라고 함
• 스프링 컨테이너의 이런 기능 덕분에 싱글톤 패턴의 단점을 해결하면서 객체를 싱글톤으로 유지할 수 있음
  • 싱글톤 패턴을 위한 지저분한 코드가 들어가지 않아도 됨
  • DIP, OCP, 테스트, private 생성자로부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있음
• 스프링 컨테이너 덕분에 고객의 요청이 올 때마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 재사용할 수 있음
  • 참고) 스프링의 기본 빈 등록 방식은 싱글톤이지만, 싱글톤 방식만 지원하는 것은 아님 (빈 스코프)

 

싱글톤 방식의 주의점

• 객체 인스턴스를 하나만 생성해서 공유하는 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체는 무상태(stateless)로 설계해야 함
  • 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안된다.
  • 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안된다.
  • 멤버 변수 대신에 스레드간 공유되지 않는 지역 변수, 매개 변수(메서드 파라미터), ThreadLocal 등을 사용해야 한다.

 

Q. 스프링 컨테이너는 어떻게 싱글톤을 보장해줄까?

• 요약 : @Configuration과 바이트코드 조작을 통해 보장한다.
• 스프링 컨테이너는 싱글톤 레지스트리이므로 스프링 빈이 싱글톤이 되도록 보장해주어야 함
• 이를 위해 스프링은 클래스의 바이트코드를 조작하는 라이브러리를 사용함
  • 클래스 상속 기반 CGLIB 사용

 

예시)

@Configuration
public class AppConfig {

	@Bean
	public MemberService memberService() {
		return new MemberServieImpl(memberRepository());
	}
	
	@Bean
	public MemberRepository memberRepository() {
		return new MemoryMemberRepository();
	}
	
	...
}

 

• CGLIB를 사용해 AppConfig Bean 생성 시 위와 같이 (AppConfig 클래스를 상속한) 하위 클래스 객체를 생성함

 

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 로직 호출해 MemoryMemberRepository 객체 생성하고 스프링 컨테이너에 등록
		return 반환
	}
}

• 바이트코드 조작을 통해 타킷 클래스를 상속받은 하위 클래스를 생성했으므로, 메서드 오버라이딩 가능함
• @Bean이 붙은 메서드마다 이미 스프링 빈이 존재하면 존재하는 빈을 반환하고, 스프링 빈이 없으면 생성해서 스프링 빈으로 등록한 뒤 반환하는 코드가 동적으로 만들어짐
  • 덕분에 싱글톤이 보장되는 것

 

추가) @Configuration을 적용하지 않고, @Bean만 적용하면 어떻게 될까?

• @Bean만 사용해도 스프링 빈으로는 등록되지만, @Configuration이 없어 CGLIB를 사용하지 않기 때문에 싱글톤 빈 을 보장하지 않음
• 따라서 스프링 설정 정보에는 항상 @Configuration을 사용하자!

 

참고

스프링 핵심 원리 - 기본편