[Spring] 싱글톤 컨테이너

웹 어플리케이션과 싱글톤

웹 어플리케이션은 보통 수많은 클라이언트가 동시에 요청을 한다. 만약 클라이언트의 요청마다 새로운 객체(Controller)를 생성해서 서비스하게 된다면 JVM에 수많은 객체가 등록되고 결국 OOM(Out Of Memory)가 발생하여 정상적으로 서비스를 할 수 없게 될것이다. 이를 해결하기 위해 나온것이 싱글톤 컨테이너이다.

그림1(DI 컨테이너)

그림1은 스프링 없는 순수한 DI 컨테이너인 AppConfig가 요청을 할 때마다 객체를 새로 생성하는 상황을 나타낸다. 분명 같은 기능을 하는 객체인데 요청마다 새로 생성하는것은 언듯봐도 비효율적으로 보인다. 이를 해결하기 위한 획기적인 방법은 없을까?

해결방안으로는 해당 객체를 오직 하나만 생성해서 공유하도록 설계하면 될것이다!!(싱글톤 패턴)

싱글톤 패턴

• 클래스의 인스턴스가 하나만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴이다.
• 따라서 객체 인스턴스를 2개 이상 생성하지 못하도록 막아야 한다.
  • private 생성자를 사용해서 외부에서 임의로 new 키워드를 사용하지 못하도록 막는 방법이 존재한다.

싱글톤 패턴 예제 코드

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 private로 선언해서 외부에서 new 키워드를 사용한 객체 생성을 못하게 막는다.(은근 많이쓰는 방법)
    private SingletonService(){
    }

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

싱글톤 패턴 문제점

• 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다
  • Appconfig에 Bean으로 등록되어있는 객체들에 대해 모두 싱글톤 패턴을 적용해야 하는데 상당한 노가다 작업이 예상된다.
• 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다 → DIP를 위반한다
  • memberService → memberRepositoryImpl 와 같은 의존관계를 가지는데 이 때 싱글톤 패턴을 적용하려면 Appconfig내에서 구체 클래스인 memberRepositoryImpl에 대해서 코드 수정이 필요하게되기 때문.
• 클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다.
• 테스트하기 어렵다.
  • 싱글톤을 이용하는 경우 대부분 인터페이스가 아닌 콘크리트 클래스의 객체를 미리 생성해놓고 정적 메소드를 이용하여 사용하게 된다. 이는 여러 SOLID원칙을 위반할 수 있는 가능성을 열어둠과 동시에, 싱글톤을 사용하는 곳과 싱글톤 클래스 사이에 의존성이 생기게 된다. 클래스 사이에 강한 의존성, 즉 높은 결합이 생기게 되면 수정, 단위테스트의 어려움 등 다양한 문제가 발생한다.
• 내부 속성을 변경하거나 초기화 하기 어렵다.
• private 생성자로인해 상속할 수 없다.
• 결론적으로 유연성이 떨어진다.

싱글톤 컨테이너

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

스프링빈은 싱글톤으로 관리된다.

• 스프링 컨테이너는 싱글톤 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 싱글톤 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 컨테이너 적용 후

그림2(스프링 컨테이너)

• 스프링 컨테이너 덕분에 고객의 요청이 올 때마다 새로운 객체를 생성하지 않고, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 재사용이 가능하다

참고: 스프링의 기본 빈 등록 방식은 싱글톤이지만, 경우에 따라 요청시 새로운 객체를 생성해서 반환하는 기능도 제공한다.

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 값을 변경할 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