[스프링 핵심 원리 - 기본편] 8. 웹 애플리케이션과 Singleton

1. 웹 애플리케이션과 싱글톤

• 배경: 스프링은 본래 기업용 온라인 서비스 기술을 지원하기 위해 탄생했으며, 대부분의 스프링 앱은 웹 앱입니다.
• 특징: 웹 애플리케이션은 보통 여러 고객이 동시에 요청을 합니다.
• 문제점: 우리가 만들었던 순수한 DI 컨테이너인 AppConfig는 요청을 할 때마다 객체를 새로 생성합니다.
  • 고객 트래픽이 초당 100이면, 초당 100개의 객체가 생성되고 소멸됩니다. → 메모리 낭비가 심함.

• 해결방안: 해당 객체가 딱 1개만 생성되고, 공유하도록 설계하는 싱글톤 패턴을 사용합니다.

[테스트 코드] 스프링 없는 순수한 DI 컨테이너

package com.example.spring_study.singleton;

import com.example.spring_study.AppConfig;
import com.example.spring_study.member.MemberService;
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(){
        // 순수 자바 방식으로 AppConfig 사용(AppConfig에 어노테이션(@)을 이용하여 작성되어 있더라고, Spring 방식(ApplicationContext)으로 불러오지 않으면 효력 x)
        AppConfig appConfig = new AppConfig();

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

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

        // 참조값이 다른 것을 확인
        // 메모리에 객체가 계속 생성됨(웹은 여러 사용자가 요청을 계속 보내는 구조인데, 이러면 객체가 계속 쌓임)
        System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
        System.out.println("memberService2 = " + memberService2);

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

        // 이렇게 호출할 때마다 객체를 생성하는 문제를 해결하기 위해서 객체를 1개만 생성하는 Singleton 방식을 사용
    }
}

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2. 싱글톤 패턴 (Singleton Pattern)

• 정의: 클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴입니다.
• 제약: 객체 인스턴스를 2개 이상 생성하지 못하도록 막아야 합니다.
  • private 생성자를 사용하여 외부에서 임의로 new 키워드를 사용하지 못하도록 막습니다.

[예제 코드] 싱글톤 패턴 적용

package com.example.spring_study.singleton;

public class SingletonService {

    // static으로 class 레벨에 올라가기 때문에 객체가 1개만 존재
    private static final SingletonService instance = new SingletonService();

    // public인 getInstance()로 생성되어 있는 Singleton 객체를 불러옴(항상 같은 인스턴스를 불러옴)
    public static SingletonService getInstance() {
        return instance;
    }

    // private 이기 때문에, 외부에서는 Singleton 객체를 생성할 수 없음
    private SingletonService() {

    }

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

[테스트 코드] 싱글톤 패턴을 적용한 객체 사용

    @Test
    @DisplayName("싱글톤 패턴을 적용한 객체 사용")
    void singletonServiceTest(){
        // new SingletonService(); // -> private이기 때문에 이 방식으로 싱글톤 객체 생성 시도를 막음
        SingletonService singletonService1 = SingletonService.getInstance();
        SingletonService singletonService2 = SingletonService.getInstance();

        // 참조값이 같은 것을 확인
        System.out.println("singletonService1 = " + singletonService1);
        System.out.println("singletonService2 = " + singletonService2);

        assertThat(singletonService1).isSameAs(singletonService2);
        // same -> 인스턴스가 같은지
        // equal = 내용이 같은지
    }

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3. 싱글톤 패턴의 문제점

싱글톤 패턴을 적용하면 효율적이지만, 다음과 같은 수많은 문제점이 있음

1. 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어갑니다.
2. 클라이언트가 구체 클래스에 의존합니다. → DIP 위반
3. 클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높습니다.
4. 테스트하기 어렵습니다.
5. 내부 속성을 변경하거나 초기화하기 어렵습니다.
6. private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵습니다.
7. 결론적으로 유연성이 떨어지며, 안티패턴으로 불리기도 합니다.

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4. 싱글톤 컨테이너 (Spring)

스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴의 문제점을 해결하면서, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리합니다.

• 특징: 싱글톤 패턴을 적용하지 않아도 객체 인스턴스를 하나만 생성해서 관리합니다.
• 싱글톤 레지스트리: 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 스프링 컨테이너의 기능을 말합니다.
• 장점: * 싱글톤 패턴을 위한 지저분한 코드가 들어가지 않습니다.
  • DIP, OCP, 테스트, private 생성자로부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있습니다.

[테스트 코드] 스프링 컨테이너와 싱글톤

    @Test
    @DisplayName("스프링 컨테이너와 싱글톤")
    void springContainer(){
        // AppConfig appConfig = new AppConfig(); // 순수 자바 방식
        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class); // Spring 방식

        //1. 조회 : 호출할 떄마다 객체를 생성
        MemberService memberService1 = ac.getBean("memberService",MemberService.class);

        //2. 조회 : 호출할 떄마다 객체를 생성
        MemberService memberService2 = ac.getBean("memberService",MemberService.class);

        // 참조값이 같은 것을 확인(Spring의 Spring Container에서는 Bean을 자동으로 Singleton 패턴으로 관리)
        // Spring의 기본 Bean 등록 방식은 Singleton이지만, 요청할 때마다 새로운 객체를 생성해서 반환하는 기능도 제공(이후 Bean Scope에서 다룸)
        System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
        System.out.println("memberService2 = " + memberService2);

        // memberService1 ==  memberService2
        assertThat(memberService1).isSameAs(memberService2);

        // 이렇게 호출할 때마다 객체를 생성하는 문제를 해결하기 위해서 객체를 1개만 생성하는 Singleton 방식을 사용
    }

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5. 추가 사항

• 스프링 컨테이너 덕분에 고객의 요청이 올 때마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 재사용할 수 있습니다.
• 참고: 스프링의 기본 빈 등록 방식은 싱글톤이지만, 요청할 때마다 새로운 객체를 생성하는 기능(빈 스코프)도 제공합니다.