[Spring][스프링 기본편] - 14. 웹 어플리케이션과 싱글톤

1. 웹 어플리케이션이란?

웹 애플리케이션(web application) 또는 웹 앱은 소프트웨어 공학적 관점에서 인터넷이나 인트라넷을 통해 웹 브라우저에서 이용할 수 있는 응용 소프트웨어를 말한다.

웹 애플리케이션은 클라이언트로서 웹 브라우저를 사용하는 사람이 많기 때문에 인기를 누리고 있다. 수천만 대의 PC에 굳이 소프트웨어를 배포해서 설치하지 않아도 웹 애플리케이션을 유지 관리할 수 있다는 점이 장점 중의 하나이다. 웹 애플리케이션은 웹 메일, 온라인 전자상거래 및 경매, 위키, 인터넷 게시판, 블로그 및 MMORPG 게임 등 다양한 기능을 구현할 수 있다.

📌출처: https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9B%B9_%EC%95%A0%ED%94%8C%EB%A6%AC%EC%BC%80%EC%9D%B4%EC%85%98

 

스프링은 기업용 온라인 서비스 지원을 위해 탄생하였다고 보아도 무방하다. 이때, 대게의 스프링은 웹 어플리케이션을 의미하고 웹 어플리케이션은 다수의 사용자가 동시 요청을 하는 경우가 많다. 

 

다수의 사용자가 다수의 요청 시에 생기는 문제점이 있기에 아래의 그 문제점을 살펴보도록 하자.

 

 

 

2. 기존 DI의 문제점

다수의 클라이언트의 요청이 있을 때 DI 컨테이너는 그 요청에 따라 객체를 생성해 돌려준다.

호출마다 객체를 생성하고 이 생성된 객체들은 모두 참조값이 다르기 때문에 효율성이  떨어지게 된다. 

이는 객체를 계속 생성해서 메모리를 낭비하는 등의 문제를 야기시킨다.

 

 

 

3. 테스트코드로 알아보는 기존 DI컨테이너의 문제점

package hello.core.singleton;

import hello.core.AppConfig;
import hello.core.member.MemberService;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;

import static org.assertj.core.api.Assertions.assertThat;

public class SingleTonTest {
    @Test
    @DisplayName("스프링 없는 순수한 DI 컨테이너")
    void pureContainer(){
        AppConfig appConfig = new AppConfig();

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


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


        //참조값이 다른 것을 확인
        System.out.println("memberService1 = " +memberService1);
        System.out.println("memberService2 = " +memberService2);

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

}

<테스트 결과>

memberService1 = hello.core.member.MemberServiceImpl@60129b9a memberService2 = hello.core.member.MemberServiceImpl@146dfe6

위의 테스트 코드를 통해 살펴보아도 참조값이 모두 다 다른 것을 알 수 있다.

 

[주의]

테스트코드는 출력문을 통해 직접 확인하는 것은 절대 바람직하지 않기에 assertThat을 사용해서 확인해야 한다!

 

 

4. 싱글톤이란?

객체의 인스턴스가 오직 1개만 생성되는 것을 의미한다.

 

싱글톤 패턴의 사용하는 이유(이점)
위와 같이 인스턴스를 오직 한 개로만 가져가면 어떤 이점이 있을까?
가장 먼저 떠올릴 수 있는 이점은 아무래도 메모리 측면일 것이다.
최초 한번의 new 연산자를 통해서 고정된 메모리 영역을 사용하기 때문에 추후 해당 객체에 접근할 때 메모리 낭비를 방지할 수 있다. 뿐만 아니라 이미 생성된 인스턴스를 활용하니 속도 측면에서도 이점이 있다고 볼 수 있다.
또다른 이점은 다른 클래스 간에 데이터 공유가 쉽다는 것이다. 싱글톤 인스턴스가 전역으로 사용되는 인스턴스이기 때문에 다른 클래스의 인스턴스들이 접근하여 사용할 수 있다. 하지만 여러 클래스의 인스턴스에서 싱글톤 인스턴스의 데이터에 동시에 접근하게 되면 동시성 문제가 발생할 수 있으니 이점을 유의해서 설계하는 것이 좋다.
이 외에도 도메인 관점에서 인스턴스가 한 개만 존재하는 것을 보증하고 싶은 경우 싱글톤 패턴을 사용하기도 한다.

싱글톤 패턴의 문제점
싱글톤 패턴을 적용하면 위와 같은 효율에서의 이점을 얻을 수 있다. 하지만 싱글톤 패턴이 다음과 같은 많은 문제점들을 수반하기 때문에 trade-off를 잘 고려해야 한다.

먼저 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 필요하다. 앞서 소개한 구현 방법외에도 정적 팩토리 메서드에서 객체 생성을 확인하고 생성자를 호출하는 경우에 멀티스레딩 환경에서 발생할 수 있는 동시성 문제 해결을 위해syncronized 키워드를 사용해야 한다.

두 번째는 테스트하기 어렵다는 것이다. 싱글톤 인스턴스는 자원을 공유하고 있기 때문에 테스트가 결정적으로 격리된 환경에서 수행되려면 매번 인스턴스의 상태를 초기화시켜주어야 한다. 그렇지 않으면 어플리케이션 전역에서 상태를 공유하기 때문에 테스트가 온전하게 수행되지 못한다.

세 번째로는 의존 관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존하게 된다. new 키워드를 직접 사용하여 클래스 안에서 객체를 생성하고 있으므로, 이는 SOLID 원칙 중 DIP를 위반하게 되고 OCP 원칙 또한 위반할 가능성이 높다.
이외에도 자식클래스를 만들수 없다는 점과, 내부 상태를 변경하기 어렵다는 점 등 여러가지 문제들이 존재한다. 결과적으로 이러한 문제들을 안고있는 싱글톤 패턴은 유연성이 많이 떨어지는 패턴이라고 할 수 있다.

📌출처: https://tecoble.techcourse.co.kr/post/2020-11-07-singleton/

 

 

5. 해결방안

기존의 요청마다 객체를 생성해서 참조값이 모두 다른 인스턴스를 돌려주는 문제를 해결하기 위해서 우리는 하나의 객체를 생성해 그 객체를 공유하는 방안인 singlton pattern을 사용해서 이를 해결해보고자 한다. 

 

 

 

 

6. 출처

https://inf.run/7GX1

스프링 핵심 원리 - 기본편 - 인프런 | 강의