백엔드/SPRING

[스프링 핵심 원리] 3. 싱글톤 컨테이너

-minari- 2025. 3. 20. 23:39

웹 애플리케이션과 싱글톤

웹 애플리케이션은 보통 여러 고객이 동시에 요청을 한다.

스프링 없는 순수한 DI 컨테이너는 요청이 올 때마다 새로운 객체를 생성한다

 

요청이 올 때마다 새로운 객체를 생성하면 메모리 낭비가 너무 심해진다.

이에 대한 해결방안은 해당 객체가 딱 1개만 생성되고 공유하도록 설계하는 방법이다.

 

 

싱글톤 패턴

싱글톤 패턴은 클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴이다

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

//2. public으로 열어서 객체 인스턴스가 필요하면 이 static 메서드를 통해서만 조회하도록 허용한다.
public static SingletonService getInstance() {
    return instance;
}

//3. 생성자를 private으로 선언해서 외부에서 new 키워드를 사용한 객체 생성을 못하게 막는다.
private SingletonService() {
}
  • static 영역에 객체 instance를 미리 하나 생성해둔다
  • 이 객체 인스턴스가 필요하면 getInstance 메서드를 통해서만 호출할 수 있다
  • 딱 1개의 객체 인스턴스만 존재해야 하므로, 생성자를 private로 막아둬야 한다

 

싱글톤 패턴의 문제점

  • 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다
  • 의존 관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다 -> DIP 위반
  • 클라이언트가 구체 클래스에 의존해서 OCP 원칙을 위반할 가능성이 높다
  • private 생성자이기 때문에 자식 클래스를 만들기 어렵다
  • 내부 속성을 변경하거나 초기화하기 어렵다

 

싱글톤 컨테이너

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

 

  • 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다
  • 스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 한다. 이렇게 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라 한다
  • 스프링 컨테이너의 이런 기능 덕분에 싱글톤 패턴의 모든 단점을 해결하면서 객체를 싱글톤으로 유지할 수 있다.

 

 

싱글톤 방식의 주의점

싱글톤 패턴이든, 스프링 같은 싱글톤 컨테이너를 사용하든, 객체 인스턴스를 하나만 생성해서 공유하는 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체는 상태를 유지(stateful)하게 설계하면 안된다. 무상태(stateless)로 설계해야 한다!

  • 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안된다
  • 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안된다.
  • 가급적 읽기만 가능해야 한다.

 

@Configuration과 싱글톤

@Configuration
public class AppConfig {

    @Bean
    public MemberService memberService() {
        System.out.println("call AppConfig.memberService");
        return new MemberServiceImpl(memberRepository());
    }

    @Bean
    public OrderService orderService() {
        System.out.println("call AppConfig.orderService");
        return new OrderServiceImpl(
                memberRepository(),
                discountPolicy());
    }

    @Bean
    public MemberRepository memberRepository() {
        System.out.println("call AppConfig.memberRepository");
        return new MemoryMemberRepository();
    }

    @Bean
    public DiscountPolicy discountPolicy() {
        return new FixDiscountPolicy();
    }

}

스프링 컨테이너는 AppConfig에 @Bean을 호출해서 스프링 빈으로 등록한다. 

 

여기서 memberRepository는 3번 호출되어야 하는 것 같다.

  1. 스프링 컨테이너가 스프링 빈에 등록하기 위해 @Bean이 붙어있는 memberRepository() 호출
  2. memberService() 로직에서 memberRepository() 호출
  3. orderService() 로직에서 memberRepository() 호출

하지만 출력 결과물을 보면 1번만 호출된다

 

@Configuration과 바이트 코드 조작의 마법

모든 비밀은 @Configuration을 적용한 AppConfig에 있다. 

 

AnnotationConfigApplicationContext에 파라미터로 넘긴 값은 스프링 빈으로 등록된다. 따라서 AppConfig도 스프링 빈이 된다. 이 때, AppConfig 스프링 빈을 조회해서 클래스 정보를 출력해보자

bean = class hello.core.AppConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$bd479d70

 

클래스명에 xxxCGLIB가 붙으면서 상당히 복잡해져 있다. 이것은 스프링이 CGLIB라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용해서 AppConfig 클래스를 상속받은 임의의 다른 클래스를 만들고, 그 다른 클래스를 스프링 빈으로 등록한 것이다 

이 임의의 다른 클래스가 바로 싱글톤이 보장되도록 해준다. 

 

@Bean이 붙은 메서드마다 이미 스프링 빈이 존재하면 존재하는 빈을 반환하고, 그렇지 않으면 생성해서 스프링 빈으로 등록하고 반환하는 코드가 동적으로 만들어진다. 덕분에 싱글톤이 보장된다.

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

 

@Configuration을 붙이면 바이트코드를 조작하는 CGLIB 기술을 사용해서 싱글톤을 보장하지만, 만약 @Bean만 적용한다면 싱글톤을 보장하지 않는다.