Singleton

싱글톤 패턴

• 클래스의 인스턴스가 딱 1개만 생성되는 것을 보장하는 디자인 패턴
• private 생성자를 사용해서 외부에서 임의로 new 키워드를 사용하지 못하도록 막아야 함

SingletonService

package hello.singleton;

public class SingletonService {

    private static final SingletonService instance = new SingletonService();

    public static SingletonService getInstance(){
        return instance;
    }

    private SingletonService(){

    }

    public void logic(){
        System.out.println("싱글톤 객체 로직 호출");
    }
}

Test

package hello.singleton;

import hello.core.AppConfig;
import hello.core.member.MemberService;
import org.assertj.core.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;

import java.lang.annotation.Annotation;

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

public class SingletonTest {

    @Test
    @DisplayName("싱글톤 패턴을 적용한 객체 사용")
    void singletonServiceTest(){
        SingletonService singletonService1 = SingletonService.getInstance();
        SingletonService singletonService2 = SingletonService.getInstance();

        System.out.println("singletonService1 = " + singletonService1);
        System.out.println("singletonService2 = " + singletonService2);

        assertThat(singletonService1).isSameAs(singletonService2);
    }
}

결과

• 호출할 때마다 같은 객체 인스턴스를 반환

문제점

• 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 들어감(SingletonService.java)
• 의존관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존(DIP 위반)
• 내부 속성을 변경하거나 초기화가 어려움
• private 생성자로 자식 클래스를 만들기 어려움
• 유연성이 떨어짐
• 안티패턴으로 불리기도 함

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싱글톤 컨테이너

• 스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴을 적용하지 않아도 객체 인스턴스를 싱글톤을 관리
• 스프링 컨테이너는 싱글톤 컨테이너 역할을 함. 이렇게 싱글톤 객체를 생성하고 관리하는 기능을 싱글톤 레지스트리라고 부름
• 싱글톤 패턴을 위한 코드가 들어가지 않아도 됨
• DIP, OCP, 테스트, private 생성자로부터 자유롭게 싱글톤 사용 가능

Test (스프링 컨테이너 적용)

package hello.singleton;

import hello.core.AppConfig;
import hello.core.member.MemberService;
import org.assertj.core.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;

import java.lang.annotation.Annotation;

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

public class SingletonTest {

    @Test
    @DisplayName("스프링 컨테이너와 싱글톤")
    void springContainer(){
        // AppConfig appConfig = new AppConfig();
        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
        MemberService memberService1 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);
        MemberService memberService2 = ac.getBean("memberService", MemberService.class);

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

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

결과

AS-IS, TO-BE

싱글톤 컨테이너 적용 전(인프런 참조)

싱글톤 컨테이너 적용 후(인프런 참조)

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무상태(Stateless) 설계

• 객체 인스턴스를 하나만 생성해서 공유하는 싱글톤 방식은 여러 클라이언트가 하나의 객체 인스턴스를 공유하기 때문에 싱글톤 객체는 상태를 유지(Stateful)하게 설계하면 안됨
• 무상태(Stateless)로 설계
  • 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안됨
  • 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안됨
  • 가급적 읽기만 가능
  • 필드 대신에 Java에서 공유되지 않는 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용

StatefulService

package hello.singleton;

public class StatefulService {

    private int price; // 상태를 유지하는 필드

    public void order(String name, int price){
        this.price = price;
    }

    public int getPrice(){
        return price;
    }
}

Test

package hello.singleton;

import org.assertj.core.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.Bean;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

class StatefulServiceTest {

    @Test
    void statefulServiceSingleton(){
        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(TestConfig.class);
        StatefulService statefulService1 = ac.getBean(StatefulService.class);
        StatefulService statefulService2 = ac.getBean(StatefulService.class);

        //ThreadA : 10000원 주문
        statefulService1.order("userA", 10000);
        //ThreadB : 20000원 주문
        statefulService2.order("userB", 20000);

        //ThreadA: 사용자A 주문 금액 조회
        int price = statefulService1.getPrice();
        System.out.println("price = " + price);

        Assertions.assertThat(statefulService1.getPrice()).isEqualTo(20000);
    }

    static class TestConfig{

        @Bean
        public StatefulService statefulService(){
            return new StatefulService();
        }
    }

}

결과

• StatefulService의 공유 필드 price는 특정 클라이언트가 값을 변경
• userA의 주문금액이 10,000원이 아닌 20,000원이 됨
• 무상태(Stateless)로 설계 필요