Web Application & Singleton

Wep Application 과 Singleton

Spring은 태생이 기업용 온라인 서비스 기술을 지원하기 위함.
대부분의 Spring Application은 web임.
Web Application은 보통 여러 고객이 동시에 요청을 한다.
고객트래픽이 초당 100 이 나오면 초당 100개 객체가 생성/소멸된다.(메모리낭비)
해결방안은 해당 객체가 1개만 생성되고 공유되도록하면된다!! ->싱글톤패턴

Singleton Pattern이란?

Class의 Instance가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인패턴
같은 객체 인스턴스를 2개이상 생성되지 못하도록 막는다.
싱글톤 패턴을 적용하면, 고객의 요청이 들어올 때마다 객체를 생성하는것이 아니라
이미 만들어진 객체를 공유해서 효율적으로 사용할 수 있다.

public class SingletonService {
    //1. static 영역에 객체 instance를 미리 하나 생성해 올려둔다
    private static final SingletonService instance = new SingletonService();
    
    //2. public으로 객체 인스턴스 필요시 이 static 메서드를 통해서만 조회되도록 허용한다. 
    public static SingletonService getInstance(){
        return instance;
    }
    
    //3. 생성자를 private으로 선언해서 외부에서 new키워드를 사용한 객체 생성을 막는다. 
    private SingletonService(){
    }


    //Test
        @Test
    @DisplayName("싱글톤 패턴 적용한 객체 사용")
    void singletonServiceTest(){
        SingletonService instance1 = SingletonService.getInstance();
        SingletonService instance2 = SingletonService.getInstance();
        System.out.println("instance1 = " + instance1);
        System.out.println("instance2 = " + instance2);

        assertThat(instance1).isSameAs(instance2);
    }

    //Output
    instance1 = hello.core.singleton.SingletonService@49e202ad
    instance2 = hello.core.singleton.SingletonService@49e202ad

Singleton Pattern의 문제점
싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어간다.
의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존한다 -> DIP위반
클라이언트가 구체클래스에 의존해 OCP원칙을 위반할 가능성이 높다
테스트 하기 어렵다.
내부 속성을 변경하거나 초기화하기 어렵다.
private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어렵다.
유연성이 떨어진다.
Anti-Pattern이라고도 불린다.

SingletonContainer(SpringContainer)

Spring Container는 싱글턴패턴을 적용하지 않아도, 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리함.
Spring Container는 Singleton Container의 역할을 한다. 이렇게 싱글톤객체를 생성하고
관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라고 한다.
Spring Container는 이런 기능 덕분에 Singleton Pattern의 모든 단점을 해결하면서 객체를
Singleton으로 유지할 수 있다. (DIP/OCP/등의 단점으로부터 자유롭게 사용가능)

    @Test
    @DisplayName("스프링컨테이너와 싱글톤")
    void SpringContainer(){
        AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

        MemberService memberService1 = ac.getBean("memberService",MemberService.class);
        MemberService memberService2 = ac.getBean("memberService",MemberService.class);

        System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
        System.out.println("memberService2 = " + memberService2);

        assertThat(memberService1).isSameAs(memberService2);
    }

    //Output - 참조값이 같음
    memberService1 = hello.core.member.MemberServiceImpl@5c669da8
    memberService2 = hello.core.member.MemberServiceImpl@5c669da8  

따라서, 스프링을 사용하면, 고객의 요청이 올 때마다 객체를 생성하는 것이 아니라, 이미 만들어진 객체를 공유하여 효율적으로 재사용 할 수 있다.

Singleton 방식의 주의점

∙ 싱글톤 패던이든, 스프링 같은 싱글톤 컨테이너를 사용하든, 객체 인스턴스를 하나만 생성해서 공유하는 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 같은 객체 인스턴스를 공유하므로, 싱글톤 객체는 상태를 Stateful하게 설계하면안된다.
∙ Stateless하게 설계해야한다!
∙ Spring Bean의 feild에 공유값을 설정하면 큰 장애가 발생할 수도 있다.

Stateless 한 설계방법
특정 클라이언트에 의존적인 필드가 존재하면 안된다.
특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안된다.
가급적이면 읽기만 가능해야한다.
필드 대신에 자바에서 공유되지 않는, 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야한다.

@Configuration & Singleton

∙ Spring Container는 Singleton Registry이다. 따라서 Spring Bean이 Singleton이 되도록 보장한다.
∙ 그러나 Spring이 Java코드까지 컨트롤 할 수 는 없다.
∙ 그래서 Spring은 Class의 ByteCode를 조작하는 Library(CGLIB)를 사용한다.
∙ (예상)
IF 호출 되었을때 이미 Spring Container에 등록된 빈?-> 컨테이너에서 호출
ELSE 상속받아 새로 생성 ∙ 다만 위 CGLIB는 @Configuration 을 사용하고 @Bean에 추가해야 사용된다.

+----------+            +---Spring Container-----+
| AppConfig|            |                        |
+----------+            |     appConfig          |
      |                 |instance:Appconfig@CGLIB|
      |(extends)        |                        |
+----------------+      |                        |
| AppConfig@CGLIB|----> |                        |
+----------------+      +------------------------+

Spring은 위 임의 클래스 AppConfig@CGLIB 가 싱글톤이 되도록 보장한다.