[Spring] 싱글톤(Singleton)

 

 

 

 

싱글톤(Singleton)

• 클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴이다.
• private 생성자를 생성해서 외부에서 임의로 new 키워드를사용하지 못하게 막아야 한다. 
• 고객의 요청이 올 때 마다 새로운 객체를 생성하면 메모리 낭비 문제가 발생하기 때문에 이것을 해결하기 위해 싱글톤 패턴을 사용한다.

 

📌 싱글톤 패턴 생성

package hello.core.singleton;

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 호출");
        
    }
}

• static 영역에 객체의 인스턴스를 미리 하나 생성한다.
• 이 인스턴스가 필요하면 오직 getInstance() 메서드를 통해서만 얻을 수 있고, 항상 같은 인스턴스를 반환한다.

 

 

🔍 스프링 컨테이너 없이 싱글톤을 사용할 때 문제점

• 싱글톤 패턴을 구현하는 코드량이 많다.
• 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스 의존한다. → DIP 위반
• 클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다.
• 테스트 코드를 작성하기 어렵다.
• 내부 속성을 변경하거나 초기화하기 어렵다.
• private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다.
• 결론적으로 유연성이 떨어져서 안티패턴으로 불린다.

 

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스프링에서 싱글톤 운영 방식

 

🔍 스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너의 역할을 한다.

• 스프링 컨테이너를 사용하면 싱글톤의 모든 문제를 해결할 수 있다.
• 스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 한다.
  • 스프링 컨테이너가 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 '싱글톤 레지스트리'라고 한다.
• 스프링 컨테이너는 객체의 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
• 스프링 빈이 바로 싱글톤으로 관리되는 빈이다.
• 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
• 컨테이너는 객체 하나만 생성해서 관리한다.
• 스프링 컨테이너 덕분에 DIP, OCP, 테스트 코드 작성, private 생성자로부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있다.

 

💡 참고 (스프링 컨테이너의 부가 기능)

• 스프링의 기본 빈 등록 방식은 싱글톤이지만, 싱글톤 방식만 지원하는 것은 아니다.
• 요청할 때 마다 새로운 객체를 생성해서 반환하는 기능도 제공한다.
• 그러나 스프링에서는 99.99%를 싱글톤 방식으로 한다.

 

 

🔍 스프링에서 싱글톤을 사용할 때 주의할 점

• 스프링 빈은 항상 무상태(stateless)로 설계해야 한다.
• 싱글톤 패턴이든, 스프링 같은 싱글톤 컨테이너를 사용하든, 객체의 인스턴스를 하나만 생성해서 공유하는 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 같은 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체는 상태를 유지(stateful)하게 설계하면 안 된다.
• 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안 된다.
• 가급적 읽기만 가능해야 한다.
• 객체 내부에서 직접 값을 저장하면 싱글톤이라 모두 공유하게 된다.
  • 필드 값 대신 공유되지 않는 값인 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해 값을 유지해야 한다.

 

 

🔍 스프링 컨테이너에서 싱글톤 원리

• 스프링 컨테이너는 빈 설정 파일인 AppConfig를 상속하는 임의의 클래스를 만들고 이것을 구성파일로 등록한다.

 

ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

AppConfig bean = ac.getBean(AppConfig.class);

System.out.println("bean = " + bean.getClass());

/* 출력값 */
// bean = class hello.core.AppConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$bd479d70

• 순수한 클래스라면 출력값이 'class hello.core.Appconfig'로 나와야 한다.
• 그런데 xxxCGLIB 이라는 바이트 코드 조작 라이브러리를 사용해서 AppConfig 클래스를 상속받은 임의의 다른 클래스를 만들고, 그 다른 클래스를 스프링 빈으로 등록한다.

 

• AppConfig 클래스를 상속 받은 AppConfig@CGLIB 클래스가 스프링 빈으로 등록하고 싱글톤이 되도록 보장해준다.
• 참고) AppConfgi@CGLIB는 @AppConfig의 자식 타입이므로 빈을 AppConfig 타입으로 조회할 수 있다.

 

💡 AppConfgi@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
 	}
}

• @Bean 애노테이션이 붙은 메서드마다 이미 스프링 빈이 존재하면 존재하는 빈을 반환한다.
• 스프링 빈이 없을 경우 생성해서 스프링 빈으로 등록하고, 반환하는 코드가 동적으로 만들어 진다.
• 덕분에 싱글톤이 보장된다.

 

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@Configuration 과 싱글톤

 

• 클래스 상단에 @Configuraion 애노테이션을 사용하면 해당 클래스는 스프링 환결 설정과 관련된 파일이라는 것을 의미한다.
• 스프링 컨테이너는 싱글톤 레지스트리다. 따라서 스프링 빈이 싱글톤이 되도록 보장해준다.
• @Confinguration 애노테이션을 사용한 후 AnnotationConfigApplicationContext의 생성자에 파라미터로 넘긴 클래스는 스프링 빈으로 등록된다.
•  1개 이상의 @Bean을 제공하는 클래스의 경우 반드시 @Configuration 애노테이션을 클래스에 적어줘야 한다.

 

🔍 @Configuration 애노테이션을 적용하지 않고 @Bean 애노테이션만 적용한 경우 

• @Configuration 애노테이션을 붙이면 바이트 코드를 조작하는 CGLIB 기술을 사용해서 싱글톤을 보장한다.
• 하지만 @Configuration 애노테이션을 없이 @Bean 애노테이션만 사용할 경우 스프링 빈으로 등록은 되지만, 싱글톤을 보장하진 않는다.
• 결론 : 스프링 설정 정보는 항상 @Configuration 애노테이션을 사용할 것

 

 

 

 

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👀 참고 자료

https://www.inflearn.com/course/%EC%8A%A4%ED%94%84%EB%A7%81-%ED%95%B5%EC%8B%AC-%EC%9B%90%EB%A6%AC-%EA%B8%B0%EB%B3%B8%ED%8E%B8/dashboard

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