스프링 핵심 원리 - 기본편
  1. Spring basic2 순수 스프링 예제
  2. Spring basic2 순수 스프링 예제2
  3. Spring basic2 객체지향 원칙 적용
  4. Spring basic2 스프링 컨테이너와 스프링 빈.md
  5. Spring basic2 싱글톤 컨테이너
  6. Spring basic2 컴포넌트 스캔
  7. Spring basic2(1) 의존관계 자동 주입
  8. Spring basic2(2) 빈 생명주기 콜백
  9. Spring basic2(3) 빈 스코프
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1. 웹 어플리케이션과 싱글톤

  • 대부분의 스프링 애플리케이션은 웹 애플리케이션이다. 물론 웹이 아닌 애플리케이션 개발도 얼마든지 개발할 수 있다.
  • 웹 애플리케이션은 보통 여러 고객이 동시에 요청을 한다.

스프링 없는 순수한 DI 컨테이너 테스트

  • image-20230225203339117

  • package hello.core.singleton;
  
import ...;
  
public class SingletonTest {
  
    @Test
    @DisplayName("스프링 없는 순수한 DI 컨테이너")
    void pureContainer() {
        AppConfig appConfig = new AppConfig();
          
        //1. 조회 : 호출할 때마다 객체 생성
        MemberService memberService1 = appConfig.memberService();
  
        //2. 조회 : 호출할 때마다 객체 생성
        MemberService memberService2 = appConfig.memberService();
  
        //호출 시 참조값이 다른 것을 확인
        //repository 까지 총 4개의 객체를 생성됨
        System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
        System.out.println("memberService2 = " + memberService2);
  
        //memeberService1 =! memberService2
        Assertions.assertThat(memberService1).isNotSameAs(memberService2);
  
    }
}
    • 우리가 만들었던 스프링 없는 순수한 DI 컨테이너인 AppConfig는 요청을 할 때 마다 객체를 새로 생성한다.
    • 고객 트래픽이 초당 100이 나오면 초당 100개 객체가 생성되고 소멸된다! 메모리 낭비가 심하다.
    • 해결방안은 해당 객체가 딱 1개만 생성되고, 공유하도록 설계하면 된다.
      • 싱글톤 패턴

2. 싱글톤 패턴

  • 클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴이다.
  • 그래서 객체 인스트너스를 2개 이상 생성하지 못하도록 막아야 한다.
    • private 을 사용하여 외부에서 new 를 못쓰게 만들면 된다.

SingletonService (main)

  • package hello.core.singleton;
  
public class SingletonService {
  
    private static final SingletonService instance = new SingletonService();
  
    public static SingletonService getInstance() {
        return instance;
    }
  
    //생성자를 private 으로 선언하면 다른곳에서 new 로 만들 수 없다
    private  SingletonService(){}
  
    public void logic() {
        System.out.println("싱글톤 객체 로직 호출");
    }
}
    • static 영역에 객체 instance를 미리 하나 생성해서 올려둔다.
    • 이 객체 인스턴스가 필요하면 오직 getInstance() 메서드를 통해서만 조회할 수 있다. 이 메서드를 호출하면 항상 같은 인스턴스를 반환한다.
    • 딱 1개의 객체 인스턴스만 존재해야 하므로, 생성자를 private으로 막아서 혹시라도 외부에서 new 키워드로 객체 인스턴스가 생성되는 것을 막는다.

Test

  • @Test
@DisplayName("싱글톤 패턴을 적용한 객체 사용")
void singletonServiceTest() {
    SingletonService singletonService1 = SingletonService.getInstance();
    SingletonService singletonService2 = SingletonService.getInstance();
  
    System.out.println("singletonService1 = " + singletonService1);
    System.out.println("singletonService2 = " + singletonService2);
  
    //same 은 == 을 뜻한다. //instance 를 비교
    assertThat(singletonService1).isSameAs(singletonService2);
    //스프링 컨테이너는 기본적으로 객체를 싱글톤으로 만들어준다.
}
  • image-20230302163101633
    • 호출할 때마다 같은 객체 인스턴스를 반환한다.

싱글톤 패턴 문제점

  • 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
  • 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 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.

3. 싱글톤 컨테이너

  • 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤(1개만 생성)으로 관리한다.
  • 스프링 컨테이너는 싱글턴 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
  • 컨테이너는 객체를 하나만 생성해서 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. 싱
    • 글톤 패턴을 위한 지저분한 코드가 들어가지 않아도 된다.
    • DIP, OCP, 테스트, private 생성자로 부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있다.

Test (스프링 컨테이너 사용)

  • @Test
@DisplayName("스프링 컨테이너와 싱글톤")
void springContainer() {
    AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
  
    MemberService memberService1 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);
    MemberService memberService2 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);
  
    System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
    System.out.println("memberService2 = " + memberService2);
  
    assertThat(memberService1).isSameAs(memberService2);
}
    • image-20230302184558701

4. 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

stateful 상태인 서비스 (오류)

  • package hello.core.singleton;
  
public class StatefulService {
    private int price;
  
    public void order(String name, int price){
        System.out.println("name = " + name + " price = " + price);
        this.price = price; // 여기가 문제!
    }
  
    public int getPrice(){
        return price;
    }
}
    • price 가 StatefulService 의 전역변수로 설정되어 있다.

서비스 테스트

  • class StatefulServiceTest {
  
    @Test
    void statefulServiceSingleton() {
        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(TestConfig.class);
        StatefulService statefulService1 = ac.getBean(StatefulService.class);
        StatefulService statefulService2 = ac.getBean(StatefulService.class);
  
        //ThreadA : A 사용자가 10000원 주문
        int userA = statefulService1.order("userA", 10000);
        //ThreadB : B 사용자가 20000원 주문
        int userB = statefulService2.order("userB", 20000);
  
        ThreadA : 사용자 A 가 주문 금액 조회
        int priceA = statefulService1.getPrice();
        System.out.println("priceA = " + priceA);
  
        assertThat(statefulService1.getPrice()).isEqualTo(20000);
    }
  
    //test 용 빈
    static class TestConfig{
        @Bean
        public StatefulService statefulService(){
            return new StatefulService();
        }
    }
    • test 결과 A 의 주문결과는 20000원이다.
      • ThreadA가 사용자A 코드를 호출하고 ThreadB가 사용자B 코드를 호출한다 가정하자.
      • StatefulService 의 price 필드는 공유되는 필드인데, 특정 클라이언트가 값을 변경한다.
      • 사용자A의 주문금액은 10000원이 되어야 하는데, 20000원이라는 결과가 나왔다.

stateless 상태의 Service (단순하게 표현한 것임)

  • package hello.core.singleton;
  
public class StatefulService {
  
    public int order(String name, int price){
        System.out.println("name = " + name + " price = " + price);
        return price;
    }
  
}
    • price 를 지역변수로 설정한다.
    • 하지만 단순화한 예제로, 실제는 더 복잡하다!

5. @Configuration 과 싱글톤

  • 아래 코드는 Appconfig.java

  • package hello.core;
  
import hello.core.service.MemberService;
import hello.core.service.MemberServiceImpl;
import hello.core.service.OrderService;
import hello.core.service.OrderServiceImpl;
import hello.core.discount.DiscountPolicy;
import hello.core.discount.RateDiscountPolicy;
import hello.core.repository.MemberRepository;
import hello.core.repository.MemoryMemberRepository;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
  
@Configuration
public class AppConfig {
  
    @Bean
    public MemberService memberService(){
        return new MemberServiceImpl(memberRepository());
    }
  
    @Bean
    public MemberRepository memberRepository(){
        return new MemoryMemberRepository();
    }
  
    @Bean
    public OrderService orderService(){
        return new OrderServiceImpl(memberRepository(), discountPolicy());
    }
  
    @Bean
    public DiscountPolicy discountPolicy(){
        return new RateDiscountPolicy();
    }
}

  • 스프링 빈 호출 시 Appconfig 에서 memberService 를 호출 시 return new MemberServiceImpl(memberRepository()); 를 통해 새로운 memberRepository() 를 호출한다.

  • 그리고 orderService 에서도 마찬가지로 new 로 memberRepository 를 호출한다.

  • 둘 다 new 로 호출하고 있는데 싱글톤이 유지되고 있는지 확인이 필요하다.

싱글톤 test (memberRepository 주소값 확인)

  • //test 용
public MemberRepository getMemberRepository(){
    return memberRepository;
}
    • MemberServiceImpl 과 OrderServiceImpl 에 해당 테스트용 메서드를 작성한다.
  • package hello.core.singleton;
  
import...;
  
public class ConfigurationTest {
  
    @Test
    void configurationTest() {
        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
  
        OrderServiceImpl orderService = ac.getBean("orderService", OrderServiceImpl.class);
        MemberServiceImpl memberService = ac.getBean("memberService", MemberServiceImpl.class);
        MemberRepository memberRepository = ac.getBean("memberRepository", MemberRepository.class);
  
        MemberRepository memberRepository1 = memberService.getMemberRepository();
        MemberRepository memberRepository2 = orderService.getMemberRepository();
  
        assertThat(memberRepository2).isSameAs(memberRepository1);
  
        System.out.println("memberService memberRepository1 = " + memberRepository1);
        System.out.println("orderService memberRepository2 = " + memberRepository2);
        System.out.println("memberRepository = " + memberRepository);
    }
  
}
    • test 에서 OrderServiceImpl 과 MemberServiceImpl 을 호출하여 getMemberRepository() 메서드로 주소값을 비교해보면 똑같다.

AppConfig 로 로그 출력하여 스프링 빈이 몇번 호출되는지 확인

  • Appconfig 에 call 로그를 만들고 출력

  • package hello.core;
  
import ...;
  
@Configuration
public class AppConfig {
  
    @Bean
    public MemberService memberService(){
        System.out.println("1 call AppConfig.memberService");
        return new MemberServiceImpl(memberRepository());
    }
  
    @Bean
    public MemberRepository memberRepository(){
        System.out.println("2 call AppConfig.memberRepository");
        return new MemoryMemberRepository();
    }
  
    @Bean
    public OrderService orderService(){
        System.out.println("3 call AppConfig.orderService");
        return new OrderServiceImpl(memberRepository(), discountPolicy());
    }
  
    @Bean
    public DiscountPolicy discountPolicy(){
        return new RateDiscountPolicy();
    }
}
    • 예상은 1번 2번, 2번, 3번, 2번으로 호출될 것 같지만 (스프링 빈 호출 순서는 상관 없음)
    • 실제로는 1번씩만 호출된다.
      • image-20230302204024855

6. @Configuration 과 바이트코드 조작의 마법

AppConfig 가 싱글톤을 보장하는 이유

AppConfig 클래스 정보 확인

  • @Test
void configurationDeep() {
    ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
    AppConfig bean = ac.getBean(AppConfig.class);
  
    System.out.println("bean = " + bean.getClass());
}

  • 정보확인 결과 bean = class hello.core.AppConfig$$SpringCGLIB$$0 라고 나온다.

    • 순수한 클래스라면 bean = class hello.core.AppConfig 라고 나와야 한다.
  • 이것은 내가 만든 클래스가 아니라 스프링이 CGLIB라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용해서 AppConfig 클래스를 상속받은 임의의 다른 클래스를 만들고, 그 다른 클래스를 스프링 빈으로 등록한 것이다.

AppConfig@CGLIB

  • image-20230302210617024
  • AppConfig@CGLIB 에서 if~else 문으로 @Bean이 붙은 메서드마다 이미 스프링 빈이 존재하면 존재하는 빈을 반환하고, 스프링 빈이 없으면 생성해서 스프링 빈으로 등록하고 반환하는 코드가 동적으로 만들어진다.
  • 덕분에 싱글톤이 보장되는 것이다.

@Configuration 이 없다면?

  • bean = class hello.core.AppConfig 결과가 나오며
  • 스프링 빈으로 등록되지만 싱글톤은 보장되지 않는다.
    • @Autowired 를 사용하면 되긴 하다.
  • image-20230302210854162
    • 스프링 빈이 싱글톤이 보장안되고 계속 생성되는 것을 볼 수 있다.

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