[Spring core basic] 23 - 웹 애플리케이션과 싱글톤 패턴

참고

Spring core basic 시리즈는 김영한 님의 "스프링 핵심 원리 - 기본편" 강의를 정리한 글입니다. 글에 첨부된 사진은 해당 강의의 강의 자료에서 캡쳐한 것입니다. 제 Github에만 올려뒀다가, 정보 공유와 강의 홍보(?)를 위해 블로그에도 업로드합니다. 마크다운을 잘 쓰지 못해서 가독성이 조금 떨어지는 점 양해 바랍니다.

 

스프링 핵심 원리 - 기본편 - 인프런 | 강의

웹 애플리케이션과 싱글톤 패턴

스프링은 기업용 온라인 서비스 기술을 지원하기 위해 탄생했다. 대부분의 스프링 애플리케이션은 웹 애플리케이션이다. (물론 웹이 아닌 애플리케이션도 개발 가능하다)

스프링 없이 순수 Java 코드로 이루어진 DI 컨테이너의 경우

스프링을 적용하지 않은 순수 DI 컨테이너는 클라이언트의 요청이 올 때마다 새로운 객체를 생성해서 반환해준다.

PureDIContainerTest.java

package com.kloong.corebasic1.singleton;

//import 생략

public class PureDIContainerTest {

    @Test
    @DisplayName("스프링 없는 순수 DI 컨테이너")
    void pureDIContainer() {
        AppConfig appConfig = new AppConfig();

        //1. 조회: 호출할 때마다 객체를 생성
        MemberService memberService1 = appConfig.memberService();

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

        //두 객체의 주소가 다른 것을 확인
        System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
        System.out.println("memberService2 = " + memberService2);

        Assertions.assertThat(memberService1).isNotSameAs(memberService2);
    }
}

우리가 기존에 만들었던 스프링 없는 순수한 DI 컨테이너인 AppConfig는, 클라이언트가 요청을 할 때 마다 객체를 새로 생성한다.

문제는 대부분의 웹 애플리케이션의 경우 여러 고객들이 동시에 요청을 한다는 것이다. 고객 트래픽이 초당 100이 나오면 초당 100개 객체가 생성되고 소멸된다! 객체 생성 및 소멸, GC에 많은 자원이 소모된다.

이 문제를 해결하기 위해, 객체 1개를 생성하고 그 객체를 공유하도록 설계하면 된다. 이 방식을 싱글톤 패턴이라고 한다.

*참고: Assertions의 isEqualTo()와 isSameAs()의 차이점은 다음과 같다. 전자는 equals() 메소드를 의미하고, 후자는 == 을 의미한다. 즉 의미상 같은 것을 비교하는 것과 실제로 같은 것을 비교하는 것의 차이.

싱글톤 패턴

• 클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴이다.
• 따라서 객체 인스턴스를 2개 이상 생성하지 못하도록 막아야 한다.
  • private 생성자를 사용해서 외부에서 new 키워드를 사용하지 못하도록 막아야 한다!

SingletonService.java

package com.kloong.corebasic1.singleton;

public class SingletonService {
    //SingletonService의 객체는 클래스 영역에 하나만 존재하게 된다.
    private static final SingletonService instance = new SingletonService();

    public static SingletonService getInstance() {
        return instance;
    }

    //private 생성자로 외부에서 객체 생성을 막는다
    private SingletonService() {}

    public void logic() {
        //instance를 가지고 할 수 있는 임의의 작업
        System.out.println("싱글톤 객체 로직 호출");
    }
}

1. static 영역에 객체 instance를 미리 하나 생성해서 올려둔다.
2. 이 객체 인스턴스가 필요하면 오직 getInstance() 메서드를 통해서만 조회할 수 있다. 이 메서드를 호출하면 항상 같은 인스턴스를 반환한다.
3. 싱글톤 패턴에서는 단 1개의 객체 인스턴스만 존재해야 하므로, 생성자를 private으로 막아서 혹시라도 외부에서 new 키워드로 객체 인스턴스가 생성되는 것을 막는다.

SingletonServiceTest.java

package com.kloong.corebasic1.singleton;

//import 생략

public class SingletonServiceTest {
    @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);

        //isSameAs는 == 을 의미
        //isEqualTo는 equals()를 의미함
        Assertions.assertThat(singletonService1).isSameAs(singletonService2);
    }
}

항상 같은 객체를 반환하는 것을 확인할 수 있다.

*참고: 싱글톤 패턴을 구현하는 방법은 여러가지가 있다. 여기서는 객체를 미리 생성해두는 가장 단순하고 안전한 방법을 선택했다.

스프링 컨테이너와 싱글톤 패턴

그러면 싱글톤 패턴을 적용하기 위해, 기존의 코드를 전부 수정해서 private 생성자로 바꾸고 getInstance()로 동일한 객체를 공유하게끔 만들어줘야 하는 것일까?

정답은 그럴 필요가 없다. 스프링 컨테이너가 이미 객체를 싱글톤으로 만들어서 관리해주고 있기 때문이다!

싱글톤 패턴의 문제점

싱글톤 패턴을 적용하면 고객의 요청이 올 때 마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 사용할 수 있다. 하지만 싱글톤 패턴은 다음과 같은 수 많은 문제점들을 가지고 있다.

• 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
  • 기존에는 실제 로직만 개발하면 됐지만, 싱글톤 패턴을 적용하기 위해서는 private 생성자와 getInstance() 등을 클래스 하나 하나에 전부 추가해야 한다.
• 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다 -> DIP를 위반한다.
  • 객체를 사용하기 위해 구체클래스.getInstance() 를 호출해야 한다.
• 클라이언트가 구체 클래스에 의존하기 때문에 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다.
• 이미 초기화 된 객체 1개를 공유하기 떄문에 내부 속성을 변경하거나 초기화 하기 어렵다.
  • 이런 이유 떄문에 유연하게 테스트하기가 어렵다.
• private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다.
• 결론적으로 유연성이 떨어진다. 안티패턴으로 불리기도 한다.

그런데...

스프링이 이런 싱글톤 패턴의 문제점을 해결했다고 한다! 다음 시간에 계속...