[스프링 핵심 원리] 싱글톤 컨테이너와 @Configuration

스프링은 기업용 온라인 서비스 기술을 지원하기 위해 탄생했으며, 대부분의 스프링 애플리케이션은 웹 애플리케이션이다. 웹 애플리케이션은 동시에 여러 고객이 요청을 하기 때문에 매 요청마다 객체가 생성되는 것은 매우 비효율적인 일이다.

 

싱글톤 패턴과 싱글톤 컨테이너

스프링이 없는 순수한 DI 컨테이너를 사용하면, 컨테이너는 요청이 올 때마다 필요한 객체를 새로 생성하게 된다. 예를 들어 고객 트래픽이 초당 100이 나오면 초당 100개의 객체가 생성되고 소멸되어 메모리 낭비가 심하다. 이를 해결하기 위해 해당 객체가 딱 1개만 생성되고, 이를 공유하도록 하는 싱글톤 패턴이 등장한다.

 

싱글톤 패턴

싱글톤(Singleton) 패턴은 클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴이다. 따라서 인스턴스를 2개 이상 생성하지 못하도록 막아두어야 한다. 

package hello.core.singleton;

public class SingletonService {

    // static 영역에 단 1개만 생성해둔다.
    private static final SingletonService instance = new SingletonService();

    // 객체 인스턴스가 필요하면 오직 이 static getter를 통해서만 조회하도록 한다.
    public static SingletonService getInstance() {
        return instance;
    }

    // private 생성자를 만들어, 다른 곳에서 생성(new)하지 못하도록 막는다.
    private SingletonService(){
    }

    public void logic(){
        System.out.println("싱글톤 객체 로직 호출");
    }
}

위 코드에서는 먼저 static 영역에 객체의 인스턴스를 미리 하나 생성해서 올려두며, 오직 getInstance() 메서드를 통해서만 조회할 수 있어 항상 같은 인스턴스를 반환하게 된다. 또한 private 생성자를 이용하여 외부에서 임의로 new를 사용하지 못하도록 막아두었다. 

 

싱글톤 패턴의 문제점

싱글톤 패턴을 적용하면 요청이 올 때마다 객체를 생성하지 않고, 이미 만들어진 객체를 공유하기 때문에 효율적이다. 그러나 싱글톤 패턴은 아래와 같은 많은 문제점들을 가지고 있다.

• 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다. (인스턴스 생성 코드, 생성 금지용 생성자 코드 등)
• 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존하여 DIP를 위반하며 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다.
• 테스트하기 어렵다.
• 내부 속성을 변경하거나 초기화하기 어렵다.
• private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다.
• 유연성이 떨어지며, 안티 패턴으로 불리기도 한다.

 

싱글톤 컨테이너

우리의 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 수많은 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다. 앞선 포스트들에서 배운 '스프링 빈'이 바로 싱글톤으로 관리되는 빈이다.

스프링 컨테이너는 싱글턴 패턴을 직접 적용하지 않아도 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다. 이전 포스트에서 살펴보았듯이, 컨테이너에서는 객체를 하나만 생성해서 관리한다.

 

따라서 싱글톤 패턴을 위한 지저분한 코드가 들어가지 않아도 되며, DIP, OCP, 테스트, private 생성자로부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있다는 장점이 있다.

 

싱글톤 방식의 주의점

싱글톤 패턴을 직접 적용하든, 싱글톤 컨테이너를 사용하든 반드시 주의해야 하는 것이 있다. 객체 인스턴스를 하나만 생성해서 공유하는 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 인스턴스를 공유하기 때문에, 싱글톤 객체는 반드시 stateless하게 설계해야 한다!

• 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안 된다.
• 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안 된다.
• 가급적 read-only여야 한다.
• 필드 대신에 자바에서 공유되지 않는 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야 한다.

 

 

@Configuration과 싱글톤

package hello.core;

import ...

@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();
    }

    ...
}

위의 설정 파일 AppConfig를 보자. memberService 빈을 만드는 코드와 orderService 빈을 만드는 코드에서 각각 memberRepository()를 호출하며, 이 메서드는 new로 MemoryMemberRepository 객체를 생성한다. 그러면 서로 다른 2개의 MemoryMemberRepository가 생성되면서 싱글톤이 깨지는 것이 아닐까?

 

@Configuration과 바이트코드 조작

스프링 컨테이너는 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 싱글톤 레지스트리이다. 따라서 스프링 빈이 싱글톤이 되도록 보장해주어야 한다. 그렇지만 개발자가 작성한 자바 코드까지 바꾸기는 어렵기 때문에, 스프링은 클래스의 바이트코드를 조작하는 라이브러리를 사용한다.

스프링 컨테이너는 우리가 AnnotationConfigApplicationContext에 파라미터로 넘긴 AppConfig도 스프링 빈으로 만든다. 그런데 이때 스프링은 CGLIB이라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용하여 AppConfig를 상속받은 임의의 다른 클래스를 만들고 해당 클래스를 스프링 빈으로 등록한다. 그러면 그 임의로 생성된 클래스(AppConfig@CGLIB)가 싱글톤이 보장되도록 해주는 것이다. 

@Bean
public MemberRepository memberRepository() {
	if (memoryMemberRepository가 이미 스프링 컨테이너에 등록되어 있으면) {
    	return 스프링 컨테이너에서 찾아서 반환;
    }
    else {
    	기존 로직을 호출해서 MemoryMemberRepository를 생성하고 스프링 컨테이너에 등록
        return 생성한 빈 반환;
    }
}

대략적으로 예상되는 AppConfig@CGLIB의 로직이다. @Bean이 붙은 메서드마다 이미 스프링 빈이 존재하면 등록되어 있는 빈을 반환하고, 존재하지 않으면 새로 생성해서 빈으로 등록한 뒤 해당 빈을 반환하는 코드가 동적으로 만들어져 싱글톤이 보장된다.

 

따라서 스프링 설정 정보에는 항상 @Configuration을 사용하면 된다.

 

 

 

 

이 포스트는 인프런의 [스프링 핵심 원리 - 기본편] (김영한) 강의를 수강하고 정리한 글입니다.