[Spring] Spring Framework - 핵심 원리 (23) - 싱글톤 컨테이너, 웹 애플리케이션과 싱글톤 + 싱글톤 컨테이너 (스프링 컨테이너) + same(==)과 equal 차이 + 싱글톤 패턴 문제점

싱글톤 컨테이너, 웹 애플리케이션과 싱글톤 + 싱글톤 컨테이너 (스프링 컨테이너) + same(==)과 equal 차이 + 싱글톤 패턴 문제점

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싱글톤은 객체가 JVM안에 딱 1개만 있어야 하는 상태를 의미한다.

그렇다면 싱글톤은 왜 많이 사용되는지 알아보자.

 

웹 애플리케이션과 싱글톤

• 스프링은 태생이 기업용 온라인 서비스 기술을 지원하기 위해 탄생했다.
• 대부분의 스프링 애플리케이션은 웹 애플리케이션이다.
  물론 웹이 아닌 애플리케이션 개발도 얼마든지 개발할 수 있다. E.g) 데몬, 배치 등등
• 웹 애플리케이션은 보통 여러 고객이 동시에 요청을 한다.

예를 들어서, 각각의 클라이언트가 memberService를 각각 요청한다고 했을 때,
DI컨테이너에서는 3개의 memberService를 각각 만들어야 한다. 그렇다면 어떤 문제점이 있을까?

 

계속 요청이 올 때마다 계속 객체를 생성해야 한다. 이게 문제다.

 

코드로 확인해보자. 먼저 Test트 폴더에 아래와 같이 작성해서 실행해보자.

public class SingletonTest {
	@Test
	@DisplayName("스프링이 없는 순수한 DI 컨테이너")
	public void pureContainer() {
		AppConfig appConfig = new AppConfig();
		
		//1. 조회 : 호출할 때 마다 객체를 생성
		MemberService memberService1 = appConfig.memberService();
		
		//1. 조회 : 호출할 때 마다 객체를 생성
		MemberService memberService2 = appConfig.memberService();
		
		//참조값이 다른 것을 확인
		System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
		System.out.println("memberService2 = " + memberService2);
	}
}

 

결과를 확인하면 appConfig가 memberService를 계속 다른 객체를 생성하고 있다. 

이렇게 되면, JVM 메모리에 계속 객체가 생성된다. 즉, 메모리를 계속 사용한다는 뜻이다.

memberService1 = hello.core.member.MemberServiceImpl@a38c7fe
memberService2 = hello.core.member.MemberServiceImpl@6fdbe764

 

 

웹 애플리케이션의 특징은 고객의 요청이 참 많은 애플리케이션이다.

만약 초당 5만 명의 고객이 요청을 한다면? 초당 5만 개의 객체가 생성이 된다.

이렇게 객체를 생성하면 효율적이지도 못하고, 말이 안 되는 구조이다.

 

 

참고로 Assertions.assertThat을 사용해서 확인해봐도 2개의 객체는 다르다고 확인된다.

// memberService1 != memberService2
Assertions.assertThat(memberService1).isNotSameAs(memberService2);

 

호출할 때마다 객체를 생성하고 있다. 그리고 사실 memberService만 생성하는 것이 아니라,

memberService를 생성하기 위해서 사용하고 있는 memberRepository 객체도 생성하고 있는 것이다.

총 4개의 객체를 만들고 있는 것이다.

 

수많은 요청이 온다고 생각한다면, 메모리 사용량이 정말 어마어마할 것이다.

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정리

• 우리가 만들었던 스프링 없는 순수한 DI 컨테이너인 AppConfig는 요청을 할 때마다 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

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싱글톤 패턴

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

 

코드로 알아보자.

package hello.core.singleton;

public class SingletonService {

	//1. static 영역에 객체를 딱 1개만 생성해둔다.
	private static final SingletonService instance = new SingletonService();
	//자기 자신을 static으로 1개 갖고 있는다. 
	
	// 참고 : static으로 만들면, Class 레벨로 올라가기 때문에 딱 1개만 존재하게 된다.
	// 이렇게하면, JVM이 실행되면 static 영역에 있는 자기 자신을 instance에 참조로 넣어놓는다.
	
	
	//2. public으로 열어서 객체 인스턴스가 필요하면 이 static 메서드를 통해서만 조회하도록 허용한다.
	// 즉, SingletonService의 instance를 사용하려면 getInstance만 가능하다.
	public static SingletonService getInstance() {
		return instance;
	}
    	public void logic() {
		System.out.println("싱글톤 객체 로직 호출");
	}
}

 

하지만, 아무리 위에서 객체를 잘 숨겨놓아도 만약 아래처럼 누군가 new 생성자를 사용해서 만들어버리면 아무 의미가 없다.

public static void main(String args[]) {
	SingletonService singletonService = new SingletonService();
}

 

그래서 SingletonService 코드에 private 생성자를 사용해서 외부에서 사용할 수 없도록 막아두는

코드를 추가하자.

private SingletonService() {
}

 

이렇게 막아두면, 결과적으로는 다른 클래스에서 객체를 new 생성자를 통해서 객체를 생성할 수 없다.

private으로 막아서 생성이 불가능

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정리

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. 딱 1개의 객체 인스턴스만 존재해야 하므로, 생성자를 private으로 막아서 혹시라도 외부에서
   new 키워드로 객체 인스턴스가 생성되는 것을 막는다.

참고 : 제일 좋은 객체 설계는 컴파일 오류만으로 웬만한 오류를 잡히도록 설계하는 것이다.

 

자 이제 그러면, 싱글톤을 사용해서 객체를 사용해보자.

	@Test
	@DisplayName("싱글톤 패턴을 적용한 객체 사용")
	public void singletonServiceTest() {
		
		// private으로 생성자를 막아두었다. 컴파일 오류가 발생한다.
		//new SingletonService();
		
		SingletonService singletonService1 = SingletonService.getInstance();
		SingletonService singletonService2 = SingletonService.getInstance();
		
		System.out.println("singletonService1 = " + singletonService1);
		System.out.println("singletonService2 = " + singletonService2);
	}
}

 

결과를 확인하면 똑같은 객체 인스턴스가 생성되는 것을 확인할 수 있다.

singletonService1 = hello.core.singleton.SingletonService@5f8e8a9d
singletonService2 = hello.core.singleton.SingletonService@5f8e8a9d

 

추가적으로 Assertions.assertThat을 사용해서 검증해봐도 2개의 객체가 같은 것을 확인할 수 있다.

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

참고
same(==) vs equal 차이
1. same(==)의 경우=> 동일한 객체를 참조하는지, 다른 객체를 참조하는지 알아볼 때 사용
2. eual의 경우       => 비교대상의 주소 값이 아닌, 데이터 값을 비교한다.

 

정리

1. private으로 new 키워드를 막아두었다.
2. 호출할 때마다 같은 객체 인스턴스를 반환하는 것을 확인할 수 있다.

 

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

 

싱글톤 패턴 문제점

1. 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
2. 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다. ▶ DIP를 위반한다.
3. public static SingletonService getInstance() { return instance;}
4. 클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다.
5. 테스트하기 어렵다.
6. 내부 속성을 변경하거나 초기화하기 어렵다.
7. private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다.
8. 결론적으로 유연성이 많이 떨어진다.
9. 안티 패턴으로 불리기도 한다.

 

이렇게 단점이 많다면, 과연 싱글톤 패턴을 사용하라는 것일까? 말라는 것일까?

 

이러한 문제의 해결책은 싱글톤 컨테이너(스프링 컨테이너)가 해결해준다.

• 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
• 지금까지 우리가 학습한 스프링 빈이 바로 싱글톤으로 관리되는 빈이다.

 

다음에는 싱글톤 컨테이너(스프링 컨테이너)를 정리해보자!