참고
웹 애플리케이션과 싱글톤
NOTE
웹 애플리케이션은 수 많은 사용자의 요청을 처리해야 합니다. 만약 요청이 들어올때마다 객채를 새로 만들게 되면 메모리 낭비가 너무 심하므로, 1개를 생성하고 공유하도록 설계 해야하는데 이것을 싱글톤 패턴 이라고 부릅니다.
싱글톤을 구현하는 기본적인 방법은 생성자를 private으로 선언하고, 1번만 생성한후, 정적 팩토리 메서드로 동일한 인스턴스를 반환하는것입니다.
public class SingletonService {
// 1. 자기 자신을 내부에 private 으로 선언. final 이니까 딱 1번만 생성하고, 2번 생성 불가하게 만든다.
private static final SingletonService instance = new SingletonService();
// 2. 인스턴스 조회는 public 으로 열어둠
public static SingletonService getInstance(){
return instance;
}
// 3. 생성자를 private 으로 생성. 외부에서 new 키워드로 객체 생성 불가하도록 막음
private SingletonService(){}
public void logic(){
System.out.println("싱글톤 객체 로직 호출");
}
}
Java
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싱글톤 예제코드
싱글톤 미사용 - 요청마다 객체생성
싱글톤 사용 - 동일한 객체 사용
•
스프링 컨테이너는 @Bean 어노테이션만으로 기존의 싱글톤 패턴에 필요한 코드나, 어려움들을 쉽게 극복할 수 있습니다.
•
스프링 빈의 등록 방식은 기본으로는 싱글톤이지만, 요청마다 새로운 객체를 생성해서 반환하는 것도 가능합니다. (빈 스코프 참조)
싱글톤 방식의 주의점
NOTE
싱글톤 방식의 객체를 사용할 때는 무상태로 설계해야 합니다. 이는 웹 애플리케이션 서버는 보통 멀티 스레드로 동작하며, 멀티 스레드의 경우 코드, 데이터 영역을 공유해 동시성 문제가 발생할 수 있기 때문입니다.
만약 싱글톤 객체에 대해서 두 스레드가 모두 객체를 읽기만 하면 상관없지만, 각각의 스레드가 쓰기를 하는경우 동기화 문제가 발생할 수 있습니다.
@Slf4j
public class FieldService {
private String nameStore;
public String logic(String name) {
log.info("저장 name={} -> nameStore={}", name, nameStore);
nameStore = name;
sleep(1000); // 1초뒤에 저장값을 반환해준다.
log.info("조회 nameStore={}", nameStore);
return nameStore;
}
}
Java
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이름을 1초가 지난이후 저장해주는 로직
Thread threadA = new Thread(userA);
threadA.setName("thread-A");
Thread threadB = new Thread(userB);
threadB.setName("thread-B");
// A가 완전히 실행될떄 까지 대기
threadA.start();
sleep(2000);
// A가 끝난뒤 B시작
threadB.start();
sleep(3000);
Java
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각각 따로 실행되므로 동시성 문제가 발생하지 않는다.
동시성 문제 O (작업시간이 겹친다)
Thread threadA = new Thread(userA);
threadA.setName("thread-A");
Thread threadB = new Thread(userB);
threadB.setName("thread-B");
threadA.start();
sleep(100); // 동시성 문제 발생 O
threadB.start();
sleep(3000);
Java
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동시에 실행되므로 동시성 문제가 발생한다.
.png&blockId=349b4794-f962-4582-92ec-e1e3d7d2c3c4)
스레드A가 저장값을 받아내기전에, 스레드B의 값으로 덮어 씌워짐
이제 스레드A도 스레드B가 기록한 내용을 읽어버린다!
스레드 로컬
NOTE
스레드 로컬은 각 스레드에 데이터를 별도로 저장하는 메커니즘을 제공합니다. 이를 사용하면 스레드는 독립적인 데이터를 가질 수 있어 동시성 문제를 해결할 수 있습니다.
@Slf4j
public class ThreadLocalService {
// 스레드 로컬 사용
private ThreadLocal<String> nameStore = new ThreadLocal<>();
public String logic(String name) {
log.info("저장 name={} -> nameStore={}", name, nameStore.get());
nameStore.set(name);
sleep(1000); // 1초 동안 지연
log.info("조회 nameStore={}", nameStore.get());
return nameStore.get();
}
}
Java
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필드를 일반 String 대신 ThreadLocal<String> 사용
•
필드를 스레드 로컬 객체로 설정하면 동시성 문제를 해결할 수 있습니다 이는 객체의 필드를 여러 스레드가 공유하는 것이 동시성 문제의 원인이기 때문입니다.
•
스레드 로컬을 사용한 후에는 remove()를 호출하여 스레드 로컬을 초기화하고 반환해야 합니다. 그렇지 않으면 다음 요청에서 이전 요청의 데이터에 접근할 수 있습니다. (메모리 누수)
스프링 컨테이너의 싱글톤 보장(CGLIB)
NOTE
스프링에 컨테이너는 싱글톤으로 빈을 관리합니다. 하지만 아래의 코드를 보면 메소드가 여러번 호출되면서 새로운 인스턴스를 반환하고 있습니다.
@Configuration
public class AppConfig {
// 호출 1
@Bean
public MemberService memberService() {
return new MemberServiceImpl(memberRepository());
}
// 호출 2
@Bean
public OrderService orderService() {
return new OrderServiceImpl(memberRepository(), discountPolicy());
}
// 새로운 객체 반환 메서드
@Bean
public MemberRepository memberRepository() {
return new MemoryMemberRepository();
}
...
}
Java
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new 반환 메서드가 2번인데 어떻게 싱글톤으로 관리가 되는가?
•
메서드의 반환값은 new MemoryMemberRepository(); 인데 메서드가 메서드가 여러번 쓰이면 여러개의 객체가 생성되는것처럼 생각할 수 있다.
스프링은 @Configuration과 CGLIB라는 바이트코드 조작 라이브러리를 사용하여 이 문제를 해결합니다. @Configuration이 붙은 클래스는 스프링에 의해 특별한 CGLIB 프록시 클래스로 변환됩니다. 이 프록시 클래스는 빈을 생성하는 메소드를 오버라이딩하여, 빈이 이미 존재할 경우에는 기존의 빈을 반환하도록 합니다.
@Configuration
public class AppConfig {
@Bean
public MemberService memberService() {
return new MemberServiceImpl(memberRepository());
}
@Bean
public OrderService orderService() {
return new OrderServiceImpl(memberRepository(), discountPolicy());
}
@Bean
public MemberRepository memberRepository() {
return new MemoryMemberRepository();
}
}
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원본 코드
public class AppConfigCglibProxy extends AppConfig {
//
private MemberRepository memberRepository;
@Override
public MemberService memberService() {
return new MemberServiceImpl(memberRepository());
}
@Override
public OrderService orderService() {
return new OrderServiceImpl(memberRepository(), discountPolicy());
}
// 이미 존재하는 경우, 기존값 쓰도록 변환
@Override
public MemberRepository memberRepository() {
if (this.memberRepository == null) {
this.memberRepository = super.memberRepository();
}
return this.memberRepository;
}
}
Java
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변환 코드(예상코드)
CGLIB의 개념은 AOP에서 자세히 다룹니다.