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Spring(boot)

스프링의 빈 스코프(bean scope) 이해하기

by 글발 2024. 1. 18.
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1. 빈 스코프란?

스프링 프레임워크에서 빈 스코프는 빈(Bean) 객체의 생성과 소멸을

어떻게 관리할 것인지를 정의하는 중요한 요소 중 하나입니다.

각각의 빈 스코프는 다양한 상황과 요구사항에 맞게 빈 객체의 생명주기를 제어하며,

스프링은 기본적으로 여러 가지 표준 스코프를 제공합니다.

이 글에서는 싱글톤, 프로토타입 스코프에 관해서 포스팅을 하고

웹 스코프와 관련된(주로 request ) 스코프는 다음 글에서 다루겠습니다.

2. 스프링에서 제공하는 표준 빈 스코프(싱글톤, 프로토타입)

1. 싱글톤(Singleton) 스코프 (기본값)

  • 특징:
    • 기본 값
    • 하나의 빈 정의당 하나의 빈 인스턴스만 생성
    • 컨테이너 내에서 해당 빈은 공유되어 사용
    • 스프링 컨테이너의 시작과 종료까지 유지되는 가장 넓은 범위의 스코프
    • 싱글톤 스코프의 빈을 조회하면 스프링 컨테이너는 항상 같은 인스턴스의 스프링 빈을 반환
  • 설정:
@Component
@Scope("singleton") // 보통 생략함(singleton은 기본 값이라)
public class SingletonBean {

    @PostConstruct
    public void init() {
        System.out.println("SingletonBean.init");
    }

    @PreDestroy
    public void destroy() {
        System.out.println("SingletonBean.destroy");
    }
}

위 코드는 singleton bean이기 때문에 스프링 컨테이너의 시작과 종료를 함께합니다.

스프링 컨테이너가 뜨는 동시에 bean이 생성되어서 init 함수가 호출되고(@PostConstruct)

스프링 컨테이너가 내려가기 직전에 destroy 함수가 호출됩니다.(@PreDestroy)

2. 프로토타입(Prototype) 스코프

  • 특징:
    • 매번 빈을 요청할 때마다 새로운 인스턴스가 생성
    • 빈을 사용하는 클라이언트가 여러 개일 때 각각 독립된 인스턴스
    • 스프링 컨테이너는 프로토타입 빈의 생성과 의존관계 주입까지만 관여하고 더는 관리하지 않는 매우 짧은 범위의 스코프
    • 프로토타입 스코프를 스프링 컨테이너에 조회하면 스프링 컨테이너는 항상 새로운 인스턴스를 생성해서 반환
  • 설정:
@Component
@Scope("prototype")
static class PrototypeBean {

    @PostConstruct
    public void init() {
        System.out.println("PrototypeBean.init");
    }

    @PreDestroy
    public void destroy() {
        System.out.println("PrototypeBean.destroy");
    }

}

위 코드는 prototype bean이기 때문에 스프링 컨테이너가 떴을 때는 빈을 생성하지 않습니다.

스프링 컨테이너는 프로토타입 빈 요청이 들어오는 시기에 프로토타입 빈을 생성하고, 필요한 의존관계를 주입합니다.

따라서 프로토타입 빈 요청이 들어온 후에 bean이 생성되고 init 함수가 호출되고(@PostConstruct)

스프링 컨테이너가 내려가는 것과 상관없이 destroy 함수(@PreDestroy)는 호출이 되지 않습니다.

여기서 핵심은 스프링 컨테이너는 프로토타입 빈을 생성하고, 의존관계 주입, 초기화까지만 처리한다는 것입니다.

클라이언트에 빈을 반환하고, 이후 스프링 컨테이너는 생성된 프로토타입 빈을 관리하지 않습니다.

프로토타입 빈을 관리할 책임은 프로토타입 빈을 받은 클라이언트에 있습니다.

그래서 @PreDestroy 같은 종료 메서드가 호출되지 않습니다.

종료 메서드에 대한 호출도 클라이언트가 직접 해야합니다.

3. 싱글톤 빈에서 프로토타입 빈 사용

싱글톤 빈과 프로토타입 빈을 함께 사용할 때는 주의가 필요합니다.

생각해보면 당연한 주의 사항이 있습니다.

싱글톤 빈이 의존관계 주입을 통해서 프로토타입 빈을 주입받아서 사용한다고 해봅시다.

싱글톤 빈: singletonBean, 프로토타입 빈 : prototypeBean

  1. singletonBean이라는 싱글톤 빈이 있으면 이것은 스프링 컨테이너 생성 시점에 함께 생성됩니다.
  2. singletonBean이 생성되면서 그때 의존 관계 주입도 발생합니다.
  3. 의존 관계 주입 시점에 singletonBean은 주입에 필요한 프로토타입 빈을 스프링 컨테이너에 요청합니다.
  4. 스프링 컨테이너는 prototypeBean을 생성해서 singletonBean에 반환합니다.
  5. singletonBean은 반환받은 프로토타입의 참조 값을 보관하게됩니다.

여기서 클라이언트A와 B가 각각 스프링 컨테이너에 singletonBean을 요청합니다.

싱글톤이므로 항상 같은 singletonBean이 반환됩니다.

여기서 A와 B가 각각 반환 받은 singletonBean의 prototypeBean 로직을 사용할 때

A와 B가 사용하는 prototypeBean은 다른 객체 일까요?

결론은 같은 객체를 사용하게 됩니다.

예를 들어 prototypeBean의 cnt라는 필드가 있다고 가정하고(초기값은 0)

이를 1씩 증가시키는 로직을 A와 B가 각각 실행했을 때 cnt의 값은 2가 됩니다.

이렇게 되면 프로토타입 스코프 빈을 사용하는 의미가 없어지죠.

프로토 타입 빈을 사용하기로 결정한 의도(다른 객체를 사용)와 다릅니다.

문제는 A와 B의 각각 다른 요청에 의한 다른 프로토 타입이라 생각하기 쉽습니다.

하지만 여기서 중요한 점이 있는데,

singletonBean이 내부에 가지고 있는 프로토타입 빈은 이미 과거에 주입이 끝난 빈입니다.

다시 말해서, 스프링 컨테이너가 생성 되면서 singletonBean이 생성되고

이때 prototypeBean이 주입이 됩니다.

주입 시점에 스프링 컨테이너에 요청해서 프로토타입 빈이 새로 생성이 된 것이지,

사용 할 때마다 새로 생성되는 것이 아닙니다.

스프링 컨테이너의 생성과 종료를 함께하는 싱글톤 빈에 주입이 되었다면 

싱글톤 빈이 내려갈 때까지 그 prototypeBean 객체를 가져가게 되는 것입니다.

이는 프로토 타입 빈을 사용하기로 했을 때 원하는 결과가 아닙니다.

그렇다면 어떤 방법을 사용해야할까요?

Provider를 사용해야 합니다.

4. 프로토타입 스코프 - 싱글톤 빈과 함께 사용시 Provider로 문제 해결

싱글톤 빈과 프로토타입 빈을 함께 사용할 때,

Provider를 사용하면 사용할 때 마다 항상 새로운 프로토타입 빈을 생성할 수 있습니다.

의존관계를 외부에서 주입(DI) 받는게 아니라 이렇게 직접 필요한 의존관계를 찾는 것을

Dependency Lookup (DL) 의존관계 조회(탐색)이라 합니다.

스프링에서 제공하는 ObjectProvider,

자바표준(JSR-330)에서 제공하는 jakarta.inject.Provider를 이용해봅시다.

하나씩 알아보겠습니다. 간단합니다.

1. ObjectProvider (스프링에서 제공)

지정한 빈을 컨테이너에서 대신 찾아주는 DL 서비스를 제공하는 것이 바로 ObjectProvider입니다.

참고로 과거에는 ObjectFactory가 있었는데, 여기에 편의 기능을 추가해서 ObjectProvider가 만들어졌습니다.

@Scope("singleton")
@Component
public class SingletonBean {
    @Autowired
	private ObjectProvider<PrototypeBean> prototypeBeanProvider;

    public int logic() {
        PrototypeBean prototypeBean = prototypeBeanProvider.getObject();
        prototypeBean.addCount();
        int count = prototypeBean.getCount();
        return count;
    }
}

@Scope("prototype")
@Component
public class PrototypeBean {
    private int count = 0;

    public void addCount() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }

    @PostConstruct
    public void init() {
        System.out.println("PrototypeBean.init " + this);
    }

    @PreDestroy
    public void destroy() {
        System.out.println("PrototypeBean.destroy " + this);
    }
}

위 코드를 보면 singletonBean에서 ObjectProvider를 주입 받고

logic을 실행하는 시점에 getObject를 사용하여 프로토타입 빈을 생성합니다.

prototypeBeanProvider.getObject()을 통해서 항상 새로운 프로토타입 빈이 생성되는 것입니다.

ObjectProvider 의 getObject() 를 호출하면 내부에서는 스프링 컨테이너를 통해 해당 빈을 찾아서 반환합니다.(DL)

이렇게 하면 클라이언트 A와 B의 각각 다른 요청에 다른 프로토타입 빈이 생성되어 로직이 실행됩니다.

물론 반환 받은 싱글톤 빈은 동일합니다.

하지만 각각 다른 프로토 타입 빈을 사용하기 때문에 cnt는 2가 아닌 각각 1이 됩니다.

ObjectProvider는 스프링이 제공하는 기능을 사용하지만, (스프링에 의존적이지만)

기능이 단순하므로 단위테스트를 만들거나 mock 코드를 만들기는 훨씬 쉬워집니다.

ObjectProvider는 지금 딱 필요한 DL 정도의 기능만 제공합니다.

2. JSR-330 Provider(자바 표준)

방법을 사용하려면 다음 라이브러리를 gradle에 추가해야 한다.

부트 3.0 이상은 다음과 같고

//JSR-330 Provider
implementation 'jakarta.inject:jakarta.inject-api:2.0.1'

부트 3.0 미만은 javax.inject:javax.inject:1 라이브러리를 gradle에 추가하면 된다.

사용 방법은 다음과 같습니다.

참고로 provider 임포트를 신경써서 해야합니다. 다른 것도 많습니다.

import jakarta.inject.Provider; //임포트 주의 (다른거 많음)

@Scope("singleton")
@Component
public class SingletonBean {
    @Autowired
    private Provider<PrototypeBean> prototypeBeanProvider;

    public int logic() {
        PrototypeBean prototypeBean = prototypeBeanProvider.get();
        prototypeBean.addCount();
        int count = prototypeBean.getCount();
        return count;
    }
}

@Scope("prototype")
@Component
public class PrototypeBean {
    private int count = 0;

    public void addCount() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }

    @PostConstruct
    public void init() {
        System.out.println("PrototypeBean.init " + this);
    }

    @PreDestroy
    public void destroy() {
        System.out.println("PrototypeBean.destroy " + this);
    }
}

위 코드도 마찬가지로 ObjectProvider와 같은 효과를 기대할 수 있습니다.

provider.get() 을 통해서 항상 새로운 프로토타입 빈이 생성됩니다.

provider의 get() 을 호출하면 내부에서는 스프링 컨테이너를 통해 해당 빈을 찾아서 반환합니다.(DL)

이것은 자바 표준이고,(스프링에 의존적이지 않습니다.)

기능이 단순하므로 단위테스트를 만들거나 mock 코드를 만들기는 훨씬 쉬워집니다.

Provider 는 지금 딱 필요한 DL 정도의 기능만 제공합니다.

3. ObjectProvider(스프링 제공)vs JSR-330 Provider(자바 표준)

ObjectProvider

  • ObjectFactory를 상속, 옵션, 스트림 처리 등 편의 기능이 많고,
    • ObjectFactory: 기능이 단순, 별도의 라이브러리 필요 없음, 스프링에 의존
  • 별도의 라이브러리 필요 없음,
  • 스프링에 의존

JSR-330 Provider(자바표준)

  • get() 메서드 하나로 기능이 매우 단순
  • 별도의 라이브러리가 필요
  • 자바 표준이므로 스프링이 아닌 다른 컨테이너에서도 사용 가능

그럼 무슨 Provider를 써야해?

ObjectProvider는 DL을 위한 편의 기능을 많이 제공해주고

스프링 외에 별도의 의존관계 추가가 필요 없기 때문에 편리합니다.

만약 코드를 스프링이 아닌 다른 컨테이너에서도 사용할 수 있어야 한다면 JSR-330 Provider를 사용해야 합니다.

하지만 그럴 일은 거의 없습니다.

스프링을 사용하다 보면 이 기능 뿐만 아니라

다른 기능들도 자바 표준과 스프링이 제공하는 기능이 겹칠때가 많이 있습니다.

대부분 스프링이 더 다양하고 편리한 기능을 제공해주기 때문에,

특별히 다른 컨테이너를 사용할 일이 없다면, 스프링이 제공하는 기능을 사용하면 됩니다.

4. 프로토타입은 언제 사용?

그러면 프로토타입 빈을 언제 사용할까요?

매번 사용할 때마다 의존관계 주입이 완료된 새로운 객체가 필요하면 사용합니다.

그런데 실무에서 웹 애플리케이션을 개발해보면,

싱글톤 빈으로 대부분의 문제를 해결할 수 있습니다.

때문에 프로토타입 빈을 직접적으로 사용하는 일은 매우 드물긴 합니다.

ObjectProvider , JSR330 Provider 등은 프로토타입 뿐만 아니라 DL이 필요한 경우는 언제든지 사용할 수 있습니다.

5. 마무리

스프링의 빈 스코프는 빈 객체의 생성과 소멸을 어떻게 관리할지를 결정하는 중요한 개념입니다.

각각의 스코프는 다양한 상황과 요구사항에 맞게 사용되며,

싱글톤과 프로토 타입을 비롯한 표준 스코프 외에도 웹 환경에서 사용되는 다양한 스코프가 존재합니다.

프로젝트의 특성과 요구사항에 맞게 적절한 빈 스코프를 선택하는 것이 중요합니다.\

 

<김영한 선생님의 스프링 핵심원리 기본편 예제 및 설명이 들어갔습니다.>

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