스프링의 싱글톤 (+ 싱글톤 레지스트리란?)

🔎 스프링에서 싱글톤을 사용하는 이유

앞선 포스팅에서 스프링 컨테이너가 의존관계를 주입할 객체를 생성하고 관리한다고 했었다.
그렇다면 대규모 트래픽 처리를 요구하는 애플리케이션에서 매 요청마다 새로운 빈(Bean)을 만든다고 생각해보자. 이 애플리케이션에 1초에 1천번의 요청이 온다고 하면 1분에는 6만번의 새로운 객체가 생성되는 현상이 발생하게 된다. 이는 성능에 부하가 생길 수 있다.

 

위와 같은 상황처럼 대규모 트래픽을 처리할 수 있게 스프링에서는 이미 만들어진 객체(1개)를 공유해서 효율적으로 사용할 수 있게 해준다.

 

❔ 어떻게 객체 인스턴스를 하나만 만들까?

그렇다면 스프링에서는 어떻게 하나의 인스턴스만 생성되도록 해줄까? 기본적으로 생각할 수 있는 싱글톤 패턴을 Java언어로 구현하는 방법을 생각 할 수 있다. 하지만 이 방법은 다음과 같은 문제점들이 있다.

• 외부에서 객체 생성을 하지 못하도록 private 생성자를 가지게 되는데 이로인해 상속이 불가능하다.
• 인스턴스를 미리 생성한 후, 정적 메서드(static method)를 통해 호출하는데 이로인해 클라이언트가 구현 클래스에 의존하게 된다. (DIP 위반)
• 클라이언트가 구체 클래스에 의존하기 때문에 수정사항이 발생하면 OCP를 위반하게 된다.
• 싱글톤 패턴의 인스턴스는 자원을 공유하기 때문에 단위 테스트에 적합하지 않다.

위와 같은 문제점들로 스프링에서는 직접 싱글톤 형태의 오브젝트를 만들고 관리하는 기능을 제공한다.
이렇게 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라고 하며 스프링 컨테이너가 이 역할을 한다.

 

❕ 싱글톤 레지스트리 장점

스프링 컨테이너가 대신해서 객체를 관리하기 때문에 (제어의 역전,Inversion Of Control) 이를 통해서 평범한 객체도 하나의 인스턴스만 존재하는 것이 가능하다. 이로인해 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다. 

• 패턴을 구현하기 위해 추가적인 코드를 작성할 필요가 없다.
• 정적메소드(static method)나 private 생성자를 사용하지 않고, 더이상 구현 클래스에 의존하지 않기 때문에 객체 지향적인 프로그래밍을 할 수 있다.
• 테스트에 용이하다.

 

❗ 싱글톤 방식의 주의점

이쯤되면 스프링 컨테이너가 만들어 주는 객체는 만능으로 보인다. 하지만 스프링 컨테이너가 만들어주는 방식 또한 하나의 인스턴스를 생성해 공유하는 것이기 때문에 무상태(stateless)로 설계해야 한다.  이 말은 객체가 특정 시점마다 가지고 있는 정보가 달라선 안된다는 의미이다.

 

(상태란, 특정 시점에 객체가 가지고 있는 정보의 집합으로 객체의 구조적 특징을 표현한다. 객체의 상태는 객체에 존재하는 정적인 프로퍼티와 동적인 프로퍼티 값으로 구성된다. 객체의 프로퍼티는 단순값인 속성과 다른 객체를 참조하는 링크로 구분할 수 있다.)

 

무상태로 설계하기 위해서는,

• 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안된다.
• 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안된다.
• 가급적 읽기만 가능해야 한다.
• 필드 대신에 자바에서 공유되지 않는, 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야 한다.

아래와 같이 스프링 빈에 상태를 유지하는 필드가 있으면, 원하는 값이 안나오거나 장애를 발생시킬 것이다.

public class StatefulService {
    private int price; // 상태를 유지하는 필드
    
    public void order(int price) {
        this.price = price; // 어딘가에서 필드값을 변경할 수 있는 문제가 생긴다.
    }
    ...
}

 

스프링 컨테이너가 객체 인스턴스를 하나만 생성하게 해 주는 싱글톤 레지스트리 라는 사실을 정리하였다. 이로써 스프링 빈이 반드시 싱글톤으로 생성되는 것을 보장해 준다고 볼 수 있는데 어떻게 보장해 주는지에 대한 내용이 없다. 이 내용은 스프링 빈을 등록하기 위한 어노테이션 (@Bean , @Configuration, @Component)과 관련이 있기 때문에 다른 포스팅에서 다루도록 하겠다. 

 

 

참고 및 인용: 스프링 핵심 원리 - 기본편 (인프런, 김영한 지식공유자)