[Spring] Singleton, SingletonContainer

싱글톤(Sigleton)

싱글톤 패턴은 클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴이다. 그렇기 때문에 private 생성자를 사용해서 외부에서 new 키워드로 객체를 2개 이상 생성하지 못하도록 막아야 한다.

싱글톤 컨테이너(Sigleton Container)

스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤(1개만 생성)으로 관리한다.

• 스프링 컨테이너는 싱글턴 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 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 생성자로 부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있다.

싱글톤 패턴의 문제점

싱글톤 패턴은 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.

• 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 초기화 하기 어렵다.
• private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다.
• 결론적으로 유연성이 떨어진다.
• 안티패턴으로 불리기도 한다.

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.

• 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안된다.
• 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안된다.
• 가급적 읽기만 가능해야 한다.
• 필드 대신에 자바에서 공유되지 않는, 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야 한다.

@Configuration의 싱글톤

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 @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 MemberRepository();
      }
    ... 

}

• memberService 빈을 만드는 코드를 보면 memberRepository()를 호출한다.
• orderService 빈을 만드는 코드도 동일하게 memberRepository()를 호출한다.

new연산자를 통해 각각 다른 2개의 MemoryMemberRepository가 생성되면서 매번 객체를 새로 생성하는 것처럼 보이지만, 스프링 컨테이너는 @Bean이 붙은 메서드를 한 번만 호출해서 등록하고 이를 재사용한다. 허나, @Configuration을 적용하지 않고, @Bean만 적용한 경우에는 스프링 빈으로 등록은 되지만, 매번 객체를 생성한다.(싱글톤을 보장하지 않음)

스프링 컨테이너는 싱글톤 레지스트리다.

따라서 스프링 빈이 싱글톤이 되도록 보장해주어야 한다. 하지만 스프링이 자바 코드까지 컨트롤 하기는 어렵다. 스프링은 이 문제를 해결하기 위해 클래스의 바이트코드를 조작하는 라이브러리(CGLIB)를 사용한다.

CGLIB

@Test
void configurationDeep() {
    ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

    AppConfig bean = ac.getBean(AppConfig.class); //AppConfig도 스프링 빈으로 등록된다.
    System.out.println("bean = " + bean.getClass());
    //출력: bean = class com.hyuuny.AppConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$bd479d70
}

AnnotationConfigApplicationContext에 파라미터로 넘긴 값은 스프링 빈으로 등록된다.

순수한 클래스라면 class com.hyuuny.AppConfig와 같이 출력되어야 하지만, AppConfig 스프링 빈을 조회해서 클래스 정보를 출력해보면 class com.hyuuny.AppConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$bd479d70와 같이 출력된다.

스프링 빈을 조회해서 출력한 클래스 명에 xxxCGLIB가 붙은 것을 확인 할 수 있는데, 이것은 내가 만든 클래스가 아니라 스프링이 CGLIB라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용해서 AppConfig 클래스를 상속받은 임의의 다른 클래스를 만들고, 이를 스프링 빈으로 등록했기 때문이다.

• AppConfig를 상속받은 임의의 클래스가 싱글톤이 보장되도록 해준다.

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 동적(그로 인해 싱글톤이 보장 됨)으로 만들어진다.