5주차_스프링

스프링

5주차_스프링

JANNNNNN 2023. 5. 15. 15:09

목차
싱글톤 컨테이너 - 웹 애플리케이션과 싱글톤
싱글톤 컨테이너 - 싱글톤 패턴
싱글톤 컨테이너 - 싱글톤 컨테이너
싱글톤 컨테이너 - 싱글톤 방식의 주의점
싱글톤 컨테이너 - @Configuration과 싱글톤
싱글톤 컨테이너 - @Configuration과 바이트코드 조작의 마법

웹 애플리케이션과 싱글톤

스프링은 태생이 기업용 온라인 서비스 기술을 지원하기 위해 탄생했다.
대부분의 스프링 애플리케이션은 웹 애플리케이션이다. 물론 웹이 아닌 애플리케이션 개발도 얼마드지 개발할 수 있다.
웹 애플리케이션은 보통 여러 고객이 동시에 요청을 한다.

=> 그림에서 고객이 3번 요청하면 객체가 3개 생성된다. 그렇게 되면 문제가 발생한다.

AppConfig를 appConfig로 생성하고, appConfig의 memberSerivce를 memberSerivce1, memberSerivce2에 할당하면

결과값에서 객체가 총 2개 생성된 것을 확인할 수 있다.

우리가 만들었던 스프링 없는 순수한 DI 컨테이너인 AppConfig는 요청할 때마다 객체를 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

싱글톤 패턴

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

private으로 SingletonService를 instance라는 객체로 생성해주고 SingletonService의 기본 생성자도 생성해준다.

처음에 SingletonService를 instance로 초기화해서 생성해주고 instance를 반환하기 위해선 getInstance를 생성해줘야만 한다!

그렇게 하면 다른 파일에서 SingletonService를 new로 생성하려고 할 때 컴파일 오류가 발생한다.

1. static 영역에 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

getInstance를 통해 singletonService1, 2를 생성하고 이 둘의 객체를 print해보면

private으로 new 키워드를 막아두었다.
호출할 때 마다 같은 객체 인스턴스를 반환하는 것을 확인할 수 있다.

같은 객체라는 것을 확인할 수 있다.

싱글톤패턴을 적용하면 고객의 요청이 올 때마다 객체를 생성하는 것이 아니라 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 사용할 수 있다. 하지만 싱글톤 패턴을 다음과 같은 수 많은 문제점을 가지고 있다.

[싱글톤 문제점]

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

싱글톤 컨테이너

스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤(1개만 생성)으로 관리한다.

지금까지 우리가 학습한 스프링 빈이 바로 싱글톤으로 관리되는 빈이다.

[싱글톤 컨테이너]

스프링 컨테이너는 싱글턴 패턴을 적용하지 않아도 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.
- 이전에 설명한 컨테이너 생성 과정을 자세히 보자. 컨테이너는 객체를 하나만 생성하여 관리한다.

스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 한다. 이렇게 싱글톤 객체를 생성하고 관리하느 기능을 싱글톤 레지스트라 한다.
스프링 컨테이너는 이런 기능 덕분에 싱글턴 패턴의 모든 단점을 해결하면서 객체를 싱글톤으로 유지할 수 있다.
- 싱글톤 패턴을 위한 지저분한 코드가 들어가지 않아도 된다.(ex) instance..)
- DIP, OCP, 테스트, private 생성자로부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있다.

스프링 컨테이너를 통해 getBean으로 memberService를 조회

같은 객체인 것을 확인 가능

스프링 컨테이너 덕분에 고객의 요청이 들어올 때마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 재사용할 수 있다.

참고 : 스프링의 기본 빈 등록은 싱글톤이지만, 싱글톤 방식만 지원하는 것은 아니다. 요청할 때마다 새로운 객체를 생성해 변환하는 기능도 제공한다. 자세한 내용은 빈 스코프에서 설명하겠다.

싱글톤 방식의 주의점

싱글톤 패턴이든, 스프링 같은 싱글톤 컨테이너를 사용하든, 객체 인스턴스를 하나만 생성해서 공유하는 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체를 상태를 유지(stateful)하게 설계하면 안된다.
무상태(stateless)로 설계해야한다.
- 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안된다.
- 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안된다.
- 가급적 읽기만 가능해야 한다. (=가급적 값 수정을 하면 안된다.)
- 필드 대신에 자바에서 공유되지 않는 지역 변수, 파라미더, ThreadLocal 등을 사용해야 한다.
스프링 빈의 필드에 공유 값을 설정하면 정말 큰 장애가 발생할 수 있다 !!

스프링 컨테이너를 이용해 객체 statefulService1와 2를 생성해주었다.

그리고 각자 다른 값을 넣어주고 statefulService1의 값을 출력하도록 하였다.

=> statefulService1를 출력했지만 그 사이에 statefulService2가 값을 또 덮어 썼으므로 20000이 나온다.

사용자A는 10000원을 주문했지만 getPrice를 하면 20000원을 주문한 것처럼 되어버린다.

최대한 단순히 설명하기 위해 실제 쓰레드는 사용하지 않았다.
ThreadA가 사용자 A 코드를 호출하고 ThreadB가 사용자 B 코드를 호출한다 가정하자.
StatefulService의 price 필드는 공유되는 필드인데, 특정 클라이언트가 값을 변경한다.
실무에서 이런 경우를 종종 보는데 이로인해 정말 해결하기 어려운 큰 문제들이 터진다 (몇년에 한번씩 꼭 만난다)
진짜 공유필드는 조심해야한다! 스프링 빈은 항상 무상대(stateless)로 설계하자.

void order를 int로 바꾸고 price를 return하도록 바꿔준다.

그리고 그 리턴값을 userAPrice, userBPrice로 받아주고 출력하면 정상적으로 나온다.

지역변수는 공유되는 것이 아니기 때문에 정상적으로 잘 출력된다.

@Configuration과 싱글톤

그런데 이상한 점이 있다 다른 AppConfig 코드를 보자

memberService 빈을 만드는 코드를 보면 memberRepository() 를 호출한다.
- 이 메서드를 호출하면 new MemoryMemberRepository() 를 호출한다.
orderService 빈을 만드는 코드도 동일하게 memberRepository() 를 호출한다.
- 이 메서드를 호출하면 new MemoryMemberRepository() 를 호출한다.

결과적으로 각각 다른 2개의 MemoryMemberRepository 가 생성되면서 싱글톤이 깨지는 것 처럼 보인다.
스프링 컨테이너는 이 문제를 어떻게 해결할까?

MemberServiceImpl의 memberRepository와 OrderServiceImpl의 memberRepository가 같은지 직접 테스트해보자

MemberServiceImpl에 getMemberRepository로 memberReposiroty를 반환하는 메서드를 생성해준다.

OrderServiceImpl에 getMemberRepository로 memberReposiroty를 반환하는 메서드를 생성해준다.

getBean으로 각각 MemberServiceImpl과 OrderServiceImpl 객체를 생성해준다.

그 객체에서 getMemberRepository 값을 반환해준다.

그리고 두 결과값을 출력해본다.

결과값이 같다.

memberRepository의 값도 출력해보자.

세 개의 memberRepository값이 모두 같다.

로직대로라면 AppConfig에서 new가 총 3번 실행되어 값이 다를 것 같은데 같은 값이 출력되는 이유가 무엇일까

asserThat으로 memberService의 getMemeberRepository와 orderService의 getMemeberRepository값이 같다는 것을 증명해보자

세개의 값이 모두 동일하다는 것을 확인할 수 있다.

확인해보면 memberRepository 인스턴스는 모두 같은 인스턴스가 공유되어 사용된다.
AppConfig의 자바 코드를 보면 분명히 각각 2번 new MemoryMemberRepository 호출해서 다른 인스턴스가 생성되어야하는데? 어떻게 된 일일까 실험을 통해 확인해보자

각 Bean이 실행될 때마다 print 문이 찍히도록 확인해보자.

우리의 예상대로라면

1. call AppConfig.memberService

2. call AppConfig.memberRepository

3. call AppConfig.memberRepository

4. call AppConfig.orderService

5. call AppConfig.memberRepository

=> memberRepository만 3번, 총 5번 호출되어야 한다.

그러나 ConfigurationSingletonTest 결과를 보면 각각 한번씩 총 3번밖에 호출되지 않았다.

@Configuration과 바이트코드 조작의 마법

스프링 컨테이너는 싱글톤 레지스트리다. 따라서 스프링 빈이 싱글톤이 되도록 보장해주어야 한다. 그런데
스프링이 자바 코드까지 어떻게 하기는 어렵다. 저 자바 코드를 보면 분명 3번 호출되어야 하는 것이 맞다.
그래서 스프링은 클래스의 바이트코드를 조작하는 라이브러리를 사용한다.
모든 비밀은 @Configuration 을 적용한 AppConfig 에 있다.

ConfigurationSingletonTest 에 ConfigurationDeep 메서드를 생성해주어 AppConfig의 getClass로 클래스 타입 확인하기

*getClass : Class의 타입이 무엇인지 알 수 있다.

순수한 클래스라면 다음과 같이 출력되어야 한다. -> class hello.core.AppConfig

그런데 예상과는 다르게 클래스 명에 xxxCGLIB가 붙으면서 상당히 복잡해진 것을 볼 수 있다. 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!

즉, 그림처럼 내가 만든 객체가 아닌 AppConfig를 상속받은 임의의 객체 AppConfig@CGLIB가 appConfig에 등록되어있는 것이다.

AppConfig@CGLIB는 memberRepository를 위와같이 오버라이드했을 것이다.

@Bean이 붙은 메서드마다 스프링 빈이 존재하면 존재하는 빈을 반환하고 스프링 빈이 없으면 생성해서 스프링 빈으로 등록하고 반환하는 코드가 동적으로 만들어진다.
덕분에 싱글톤이 보장되는 것이다.

=> 그래서 memberRepository가 3번 호출되는 것이 아니라 1번 호출되는 것이다.

> 참고 AppConfig@CGLIB는 AppConfig의 자식 타입이므로, AppConfig 타입으로 조회 할 수 있다.

+ 부모타입을 조회하면 자식까지 다 끌고나오니까!

@Confuguration을 적용하지않고 @Bean만 적용하면 어떻게 될까?

순수한 AppConfig가 출력된다!

@Configuration을 주석처리해도 @Bean이 다 등록이 된다.

그러나, memberRepostiory이 3번 호출된다. 즉, 싱글톤이 깨진 것이다. (new를 계속 생성하는 것)

당연히 인스턴스가 같은지 테스트 하는 코드도 실패하고, 각각 다 다른 MemoryMemberRepository

인스턴스를 가지고 있다.

정리

@Bean만 사용해도 스프링 빈으로 등록되지만, 하지만 싱글톤을 보장하지 않는다.
- memberRepository() 처럼 의존관계 주입이 필요해서 메서드를 직접 호출할 때 싱글톤을 보장하지않는다.
크게 고민할 것이 없다. 스프링 설정 정보는 항상 @Configuration 을 사용하자