[Spring] 싱글톤 컨테이너, @Configuration과 바이트코드 조작

싱글톤 패턴

애플리케이션을 개발하면 여러 고객이 동시에 요청을 보내게 된다.

스프링 없이 AppConfig를 사용해서 컨테이너를 생성하게 되면 매 요청마다 객체를 생성하게 된다.

• 고객 트래픽이 초당 100이 나오면 초당 100 개 객체가 생성되고 소멸된다. -> 메모리 낭비

싱글톤 패턴을 적용한 코드는 아래와 같다.

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 허용한
다.
 public static SingletonService getInstance() {
 return instance;
 }
 //3. 생성자를 private으로 선언해서 외부에서 new 키워드를 사용한 객체 생성을 못하게 막는다.
 private SingletonService() {
 }
 public void logic() {
 System.out.println("싱글톤 객체 로직 호출");
 }
}

 

getInstance()로 싱글톤 사용

//1. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
 SingletonService singletonService1 = SingletonService.getInstance();
 //2. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
 SingletonService singletonService2 = SingletonService.getInstance();

 

싱글톤 패턴을 적용하면 해결이되긴 하지만 싱글톤 패턴에 단점이 있다.

싱글톤 패턴 문제점

• 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
• 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존 -> DIP 위반
• 클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다.
• 테스트하기 어렵다
• 내부 속성을 변경하거나 초기화 하기 어렵다
• private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다

 

싱글톤 컨테이너

스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.

• 스프링 컨테이너는 싱글턴 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리
• 스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 한다.
• 스프링 컨테이너의 이런 기능 덕분에 싱글턴 패턴의 모든 단점을 해결하면서 객체를 싱글톤으로 유지할 수 있다.

ApplicationContext ac = new
AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
 //1. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
 MemberService memberService1 = ac.getBean("memberService",
MemberService.class);
 //2. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
 MemberService memberService2 = ac.getBean("memberService",
MemberService.class);

스프링의 기본 빈 등록 방식은 싱글톤이지만, 싱글톤 방식만 지원하는 것은 아니다. 요청할 때마다 새로운 객체를 생성해서 반환하는 기능도 제공한다.

 

싱글톤 방식의 주의점

객체 인스턴스를 하나만 생성해서 공유하는 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤  객체는 상태를 유지(stateless)하게 설계하면 안된다.

 

싱글톤으로 사용하는 객체는 무상태로 설계해야한다.

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

 

@Configuration 과 싱글톤

@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 MemoryMemberRepository();
 }
 ...
}

• memberService 빈을 만드는 코드를 보면 memberRepostiory()를 호출한다. -> new MemeoryMemberRepsitory() 호출
• orderService 빈을 만드는 코드를 보면 memberRepository()를 호출한다. ->  new MemeoryMemberRepsitory() 호출

결과적으로 각각 다른 2개의 MemoryMemberRepository가 생성되면 싱글톤이 깨지는것아닌가?

 

@Configuration 과 바이트코드 조작의 마법

스프링 컨테이너는 스프링 빈이 싱글톤이 되도록 보장해주어야 한다. 그래서 스프링은 클래스의 바이트코드를 조작하는 라이브러리를 사용한다.

@Configuration 을 적용한 AppConfig 를 통해서 싱글톤을 보장해준다.

@Test
void configurationDeep() {
 ApplicationContext ac = new
AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
 //AppConfig도 스프링 빈으로 등록된다.
 AppConfig bean = ac.getBean(AppConfig.class);

 System.out.println("bean = " + bean.getClass());
 //출력: bean = class hello.core.AppConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$bd479d70
}

bean = class hello.core.AppConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$bd479d70

출력을 보면 위와 같이 나오게 된다. 순수한 클래스라면 다음과 같이 나와야하는 게 맞다.

class hello.core.AppConfig

`xxxCGLIB`가 붙으면 내가 만든 클래스가 아니라 스프링이 CGLIB 라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용해서 AppConfig 클래스를 상속받은 임의의 다른 클래스를 만들고, 그 다른 클래스를 스프링 빈으로 등록한 것이다.

 

그래서 바이트코드가 조작 랄이브러리를 사용해서 만들어진 AppConfig 클래스가 스프링 빈에 등록되고, 그 AppConfig는 아래와 같이 구성되어 있을 것이다.

@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 동적으로 만들어진다.

 

@Configuration을 적용하지 않고, @Bean만 적용하면

bean = class hello.core.AppConfig

스프링이 만든 AppConfig가 아닌 순수한 AppConfig 클래스가 빈으로 등록된다.

 

그래서 빈의 의존관계를 설정할 때 @Configuratoin을 사용한 클래스에서 설정해줘서 싱글톤으로 관리되도록 해야한다.

 

@SpringBootApplication

`@SpringBootApplication`에 들어가보면 `@SpringBootConfiguration`이 있고 이 안에 `@Configuration`이 포함되어 있다.

-> 스프링에서 등록되는 모든 빈은 싱글톤으로 관리된다.