사지방에서 Spring boot 공부하기 #4 - 스프링 빈이란?

지난번 글에선 순수 JAVA 코드로 예재를 구성하고

IOC와 DI 그리고 DI 컨테이너에 대해 다뤘다.

 

이번 글에선 스프링을 이용해서 예재 코드를 조금 수정해보려고 한다.

 

AppConfig 코드를 다음과 같이 수정하자

//AppConfig
package project;

import project.member.MemberService;
import project.member.MemberServiceImpl;
import project.member.MemoryMemberRepository;
import project.member.MemberRepository;


import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class AppConfig{
    // 설정 내용
    @Bean
    public MemberService memberService(){
        return new MemberServiceImpl(memberRepository());
    }
    @Bean
    public MemberRepository memberRepository(){
        return new MemoryMemberRepository();
    }
    .
    .

AppConfig 에 우선 Configuration 이라는 어노테이션을 달아줬고,

MemberService와 memberRepository 위에 Bean 이라는 어노테이션을 달아줬다.

 

그리고 MemberService를 사용하는 MemberApp 파일을 수정해주자

//MemberApp
package project;

import project.member.Member;
import project.member.MemberService;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;

public class MemberApp {
	public static void main(String[] args) {
    	//AppConfig appConfig = new AppConfig();
        //MemberService memberService = appConfig.memberService();
        ApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
        MemberService memberService = applicationContext.getBean("memberService",MemberService.class);
        .
        .

AppConfig에서 직접 memberService를 호출하는 것이 아니라

ApplicationContext 라는 클래스와 getBean이라는 메소드를 이용해서 memberService를 사용하고 있다.

 

무슨 차이점이 있는걸까?

스프링을 사용하면 무슨 장점이 존재할까?

 

스프링 빈과  스프링 컨테이너

코드에서 사용된 ApplicationContext를 스프링 컨테이너라고 부른다.

ApplicationContext 는 자바 인터페이스이다.

스프링 컨테이너는 XML을 기반으로 만들 수 있고, Configuration 어노테이션을 이용해서도 만들 수 있다.

지금 사용하는 방식이 어노테이션 기반의 자바 설정 클래스로 스프링 컨테이너를 만든 것이다.

 

스프링 컨테이너는 Configuration 어노테이션이 붙은 설정 클래스의 메소드를 분석한다.

그 후 설정 클래스 정보를 활용해 객체 인스턴스를 스프링 빈으로 등록해준다.

이때 빈 이름과 빈 객체로 나눠서 저장하게 된다.

빈 이름	빈 객체
memberService	MemberServiceImpl@x01..
memberRepository	MemoryMemberRepository@x02..

이때 빈 이름은 메소드 이름으로 자동 저장되며 @Bean(name="memberService2")와 같이 직접 지정할 수도 있다.

 

그렇다면 객체를 스프링 빈으로 지정하고, 컨테이너에서 관리하는 이유는 뭘까?

바로 싱글톤 패턴을 지원하기 위해서다.

 

싱글톤 패턴이란?

싱글톤 패턴은 클래스의 인스턴스가 딱 한개만 생성되는 것을 보장하는 패턴이다.

객체를 한번만 생성하고 그 이후에는 공유해서 사용하기 때문에 객체를 효율적으로 사용 가능하다.

 

예를 들면

기존의 AppConfig 클래스 코드에선 MemberApp 객체를 사용할때마다 새로운 MemberServiceImpl 객체를 생성해서 주입시켜준다.

3명의 사용자가 MemberApp을 사용한다면 3개의 객체를, 100명이면 100개를 만명이면 객체 만개를 생성하고 관리해야한다.

그러나 싱글톤 패턴을 이용한다면 하나의 객체만 생성한 후 사용자들에게 같은 객체를 전달하면 된다.

//참고
//싱글톤 패턴을 자바 코드로 구현하기
public class SingletonService {
	private static final SingletonService instance = new SingletonService();
	
	private SingletonService(){
	}
	public SingletonService getInstance(){
		return instance;
	}
}

 

스프링 컨테이너는 객체 인스턴스를 빈으로 저장해 싱글톤 패턴으로 관리해준다.

한 번 클래스를 빈으로 등록해놓으면 해당 클래스를 사용할 일이 생겼을때

getBean 메소드를 사용한다면 항상 같은 객체 인스턴스를 반환하도록 스프링이 알아서 관리해준다.

 

물론 싱글톤 패턴의 단점도 존재한다.

1. 패턴을 구현하는데 시간이 오래걸림
2. 의존관계상 클라이언트가 구현에 의존 -> DIP 위배, OCP위배 가능성 높음
3. 테스트하기 어려움
4. 자식 클래스 만들기 어려움

그러나 스프링을 활용하면 싱글톤 패턴의 문제점은 해결하며 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리할 수 있다.

그렇다면 스프링 컨테이너는 어떻게 동작하는걸까?

스프링 컨테이너의 동작 원리

void configurationDeep() {
	ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
	MemberService bean = ac.getBean(MemberService.class);
 
 System.out.println("bean = " + bean.getClass());
 //출력: bean = class project.member.MemberService$$EnhancerBySpringCGLIB$$bd479d70
}

만약 bean이 순수한 MemberService 클래스라면 다음과 같이 출력되야한다.

bean = class project.member.MemberService

그러나 실제 출력값은 $$와 함께 xxx..CGLIB가 붙어서 나오는 것을 볼 수 있다.

 

이는 스프링이 자바의 바이트 코드를 조작하여 싱글톤 패턴을 유지하기 때문이다.

스프링이 CGLIB라는 라이브러리 사용해 MemberService를 상속받은 다른 가짜 클래스를 만들고 빈으로 등록한 것이다.

이때 MemberService를 상속받았기 때문에 MemberService 클래스로도 호출이 가능하다.

 

그리고 MemberService를 호출한다면 가짜 클래스를 불러내는데 가짜 클래스에는 다음과 같은 메소드가 추가되어있다.

1. MemberService 가짜 객체가 이미 존재한다면 -> 존재하는 객체를 반환

2. 객체가 존재하지 않는다면 -> 새로 생성해서 반환

 

그래서 스프링은 다음과 같은 방식으로 싱글톤 패턴을 지원한다.

1. Configuration 어노테이션이 붙은 클래스 안의 메소드를 읽어낸다.

2. 메소드의 클래스를 상속받는 가짜 클래스 인스턴스를 만들어 빈으로 등록한다.

3. 위와 같이 가짜 클래스를 활용해서 싱글톤 패턴을 지원

 

싱글톤 방식을 사용할 때 주의할 점

싱글톤 패턴이든, 스프링 같은 싱글톤 컨테이너를 사용하든, 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.

필드 대신에 자바에서 공유되지 않는, 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야 한다.

 

스프링 빈의 필드에 공유 값을 설정하면 정말 큰 장애가 발생할 수 있다!!

 

라고 하는데 이건 나중에 공부를 더 해봐야 할 것 같다.

 

 

이번 글에선 스프링 빈이 무엇인지와 어떤 원리로 작동하는지를 써봤다.

다음 글에선 스프링 빈 활용법에 대해 써보려고 한다.