[Java / Spring] 싱글톤 컨테이너

<스프링 핵심 원리-기본편> - 싱글톤 컨테이너

- 웹 애플리케이션과 싱글톤

- 싱글톤 패턴

- 싱글톤 컨테이너

- 싱글톤 방식의 주의점

웹 애플리케이션과 싱글톤

스프링은 기업용 온라인 서비스 기술을 지원하기 위해 탄생
대부분 스프링 애플리케이션 -> 웹 애플리케이션 - > 보통 여러 고객이 동시에 요청

package hello.core.siglectone;

import hello.core.AppConfig;
import hello.core.member.MemberService;
import org.assertj.core.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;

import static org.assertj.core.api.Assertions.*;

public class SingletonTest {

    @Test
    @DisplayName("스프링 없는 순수한 DI 컨테이너")
    void pureContainer() {
        AppConfig appConfig = new AppConfig();
        //1. 조회 : 호출할 때 마다 객체를 생성
        MemberService memberService = appConfig.memberService();

        //2. 조회 : 호출할 때 마다 객체를 생성
        MemberService memberService2 = appConfig.memberService();

        //참조값이 다른 것을 확인
        System.out.println("memberService = " + memberService);
        System.out.println("memberService2 = " + memberService2);

        //memberService != memberService2
        assertThat(memberService).isNotSameAs(memberService2);
    }
}

위 AppConfig는 요청을 할 때마다 객체를 새로 생성
고객 트래픽이 초당 100이 나오면 초당 100개 객체가 생성되고 소멸됨 -> 메모리 낭비 심함
해결방안 : 해당 객체가 딱 1개만 생성되고 공유하도록 설계 -> 싱글톤 패턴

싱글톤 패턴

클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴
그래서 객체 인스턴스를 2개 이상 생성하지 못하도록 막아야함 -> private 생성자 사용

package hello.core.siglectone;

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 객체 instance를 미리 하나 생성해서 올림
이 객체 인스턴스가 필요하면 오직 getInstance() 메서드를 통해서만 조회 가능 -> 항상 같은 인스턴스 반환
생성자를 private으로 막아서 외부에서 new 키워드로 객체 인스턴스가 생성되는것 방지

package hello.core.siglectone;

import hello.core.AppConfig;
import hello.core.member.MemberService;
import org.assertj.core.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;

import static org.assertj.core.api.Assertions.*;

public class SingletonTest {

    @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);

        assertThat(singletonService1).isSameAs(singletonService2);
    }
}

싱글톤 패턴을 적용하면 고객의 요청이 올 때 마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 사용 가능
문제점
- 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어감
- 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존 -> DIP 위반
- 클라이언트가 구체 클래스에 의존 -> OCP 원칙 위반 가능성 증가
- 테스트 하기 어려움
- 내부 속성을 변경하거나 초기화 하기 어려움
- private 생성자로 자식 클래스 만들기 어려움
- 유연성이 떨어짐
- 안티패턴으로 불리기도 함

싱글톤 컨테이너

스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤(1개만 생성)으로 관리
스프링 빈 <- 싱글톤으로 관리되는 빈
스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리 -> 싱글톤 컨테이너 역할
- 싱글톤 패턴을 위한 지저분한 코드 X
- DIP, OCP, 테스트, private 생성자로 부터 자유롭게 싱글톤 사용

package hello.core.siglectone;

import hello.core.AppConfig;
import hello.core.member.MemberService;
import org.assertj.core.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;

import static org.assertj.core.api.Assertions.*;

public class SingletonTest {
    
    @Test
    @DisplayName("스프링 컨테이너와 싱글톤")
    void springContainer(){
        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

        MemberService memberService1 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);
        MemberService memberService2 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);

        System.out.println("memberService = " + memberService1);
        System.out.println("memberService2 = " + memberService2);

        assertThat(memberService1).isSameAs(memberService2);
    }
}

고객의 요청이 올 때 마다 객체를 생성 하지않고, 이미 만들어진 객체 공유 -> 효율적 재사용

싱글톤 방식의 주의점

객체 인스턴스를 하나만 공유하는 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스 공유
-> 싱글톤 객체는 상태를 유지(stateful)하게 설계하면 안됨
-> 무상태(statefuless)로 설계
- 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안됨
- 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안됨
- 가급적 읽기만 가능
- 필드 대신에 자바에서 공유되지 않는, 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야 함

package hello.core.siglectone;

public class StatefulService {

    private int price; //상태를 유지하는 필드

    public void order(String name, int price){
        System.out.println("name = " + name + " price = " + price);
        this.price = price; //여기가 문제!
    }

    public int getPrice() {
        return price;
    }
}

package hello.core.siglectone;

import org.assertj.core.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.Bean;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

class StatefulServiceTest {

    @Test
    void statefulServiceSingleton(){
        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(TestConfig.class);

        StatefulService statefulService1 = ac.getBean(StatefulService.class);
        StatefulService statefulService2 = ac.getBean(StatefulService.class);

        //ThreadA : A사용자 10000원 주문
        statefulService1.order("userA", 10000);
        //ThreadB : B사용자 20000원 주문
        statefulService2.order("userB", 20000);

        //ThreadA : 사용자A 주문 금액 조회
        int price = statefulService1.getPrice();
        System.out.println("price = " + price);

        Assertions.assertThat(statefulService1.getPrice()).isEqualTo(20000);
    }

    static class TestConfig {

        @Bean
        public StatefulService statefulService() {
            return new StatefulService();
        }
    }
}

사용자A의 주문금액은 10000원이 되어야 하는데, 20000원이라는 결과가 나옴

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