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Java , Spring/Spring

빈 스코프

by 방배킹 2023. 5. 7.

빈 스코프란?

스프링은 다양한 스코프를 지원한다.

  • 싱글톤 : 기본 스코프, 스프링 컨테이너의 시작과 종료까지 유지되는 가장 넓은 범위의 스코프
  • 프로토 타입 : 스프링 컨테이너는 프로토타입 빈의 생성과 의존관계 주입까지만 관여하고 더는 관리하지 않는 매우 짧은 범위의 스코프
  • 웹 관련 : request, session, application등 이 존재한다

 

프로토타입 스코프

프로토타입 스코프를 스프링 컨테이너에 조회하면 스프링 컨테이너는 항상 새로운 인스턴스를 생성해서 반환한다.

 

싱글톤 빈 요청

1. 싱글톤 스코프의 빈을 스프링 컨테이너에 요청한다.

2. 스프링 컨테이너는 본인이 관리하는 스프링 빈을 반환한다.

3. 이후에 스프링 컨테이너에 같은 요청이 와도 같은 객체 인스턴스의 스프링 빈을 반환한다

 

프로토타입 빈 요청

1. 프로토타입 스코프의 빈을 스프링 컨테이너에 요청한다.

2. 스프링 컨테이너는 이 시점에 프로토타입 빈을 생성하고, 필요한 의존관계를 주입한다.

3. 스프링 컨테이너는 생성한 프로토타입 빈을 클라이언트에 반환한다.

4. 이후에 스프링 컨테이너에 같은 요청이 오면 항상 새로운 프로토타입 빈을 생성해서 반환한다.

 

정리

  • 스프링 컨테이너는 프로토타입 빈을 생성하고, 의존관계를 주입하고, 초기화 까지만 처리한다.
  • 클라이언트에서 빈을 반환하고, 이후 스프링 컨테이너는 생성된 프로토타입 빈을 관리하지 않는다.

 

 

싱글톤 스코프 빈 테스트

public class SingletonTest {
	@Test
	public void singletonBeanFind() {
		AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(SingletonBean.class);
		SingletonBean singletonBean1 = ac.getBean(SingletonBean.class);
		SingletonBean singletonBean2 = ac.getBean(SingletonBean.class);
		System.out.println("singletonBean1 = " + singletonBean1);
		System.out.println("singletonBean2 = " + singletonBean2);
		assertThat(singletonBean1).isSameAs(singletonBean2);
		ac.close(); //종료
	}
	@Scope("singleton")
	static class SingletonBean {
		@PostConstruct
		public void init() {
			System.out.println("SingletonBean.init");
		}
		@PreDestroy
		public void destroy() {
			System.out.println("SingletonBean.destroy");
		}
	}
}

실행결과

 

SingletonBean.init

singletonBean1 = hello.core.scope.PrototypeTest$SingletonBean@54504ecd

singletonBean2 = hello.core.scope.PrototypeTest$SingletonBean@54504ecd org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext -

Closing SingletonBean.destroy

 

다음과 같이 같은 인스턴스의 빈을 조회하고 종료 메서드 까지 정상 호출된것을 확인할 수 있다.

 

 

프로토타입 스코프 빈 테스트

public class PrototypeTest {

	@Test
    
	public void prototypeBeanFind() {
		AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(PrototypeBean.class);
		System.out.println("find prototypeBean1");
		PrototypeBean prototypeBean1 = ac.getBean(PrototypeBean.class);
		System.out.println("find prototypeBean2");
		PrototypeBean prototypeBean2 = ac.getBean(PrototypeBean.class);
		System.out.println("prototypeBean1 = " + prototypeBean1);
		System.out.println("prototypeBean2 = " + prototypeBean2);
		assertThat(prototypeBean1).isNotSameAs(prototypeBean2);
		ac.close(); //종료
	}
    
	@Scope("prototype")
	static class PrototypeBean {
		@PostConstruct
		public void init() {
			System.out.println("PrototypeBean.init");
		}
		@PreDestroy
		public void destroy() {
			System.out.println("PrototypeBean.destroy");
		}
	}
}

실행결과

 

find prototypeBean1

PrototypeBean.init

find prototypeBean2

PrototypeBean.init

prototypeBean1 = hello.core.scope.PrototypeTest$PrototypeBean@13d4992d

prototypeBean2 = hello.core.scope.PrototypeTest$PrototypeBean@302f7971

org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext -

Closing

 

  • 싱글톤 빈은 스프링 컨테이너 생성 시점에 초기화 메서드가 실행 되지만, 프로토타입 스코프의 빈은 스프링 컨테이너에서 빈을 조회할 때 생성되고, 초기화 메서드도 실행된다.
  • 프로토타입 빈을 2번 조회했으므로 완전히 다른 스프링 빈이 생성되고, 초기화도 2번 실행된 것을 확인할 수 있다.
  • 싱글톤 빈은 스프링 컨테이너가 관리하기 때문에 스프링 컨테이너가 종료될 때 빈의 종료 메서드가 실행되지만, 프로토타입 빈은 스프링 컨테이너가 생성과 의존관계 주입 그리고 초기화 까지만 관여하고, 더는 관리하지 않는다
  • 따라서 프로토타입 빈은 스프링 컨테이너가 종료될 때 @PreDestroy 같은 종료 메서드가 전혀 실행되지 않는다.

프로토타입 빈의 특징

  • 스프링 컨테이너에 요청할 때 마다 새로 생성된다.
  • 스프링 컨테이너는 프로토타입 빈의 생성과 의존관계 주입 그리고 초기화까지만 관여한다.
  • 종료 메서드가 호출되지 않는다.
  • 그래서 프로토타입 빈은 프로토타입 빈을 조회한 클라이언트가 관리해야 한다. 종료 메서드에 대한 호출도 클라이언트가 직접 해야한다.

 

프로토타입 스코프 - 싱글톤 빈과 함께 사용시 문제점

프로토타입 빈 직접 요청

스프링 컨테이너에 프로토타입 스코프의 빈을 요청하면 항상 새로운 객체 인스턴스를 생성해서 반환한다.

하지만 싱글톤 빈과 함께 사용할 때는 의도한 대로 잘 동작하지 않으므로 주의해야 한다

 

 

1. 클라이언트A는 스프링 컨테이너에 프로토타입 빈을 요청한다.

2. 스프링 컨테이너는 프로토타입 빈을 새로 생성해서 반환(x01)한다. 해당 빈의 count 필드 값은 0이다.

3. 클라이언트는 조회한 프로토타입 빈에 addCount() 를 호출하면서 count 필드를 +1 한다.

 

결과적으로 프로토타입 빈(x01)의 count는 1이 된다.

 

1. 클라이언트B는 스프링 컨테이너에 프로토타입 빈을 요청한다.

2. 스프링 컨테이너는 프로토타입 빈을 새로 생성해서 반환(x02)한다. 해당 빈의 count 필드 값은 0이다.

3. 클라이언트는 조회한 프로토타입 빈에 addCount() 를 호출하면서 count 필드를 +1 한다.

 

결과적으로 프로토타입 빈(x02)의 count는 1이 된다.

 

싱글톤 빈에서 프로토타입 빈 사용

clientBean 이라는 싱글톤 빈이 의존관계 주입을 통해서 프로토타입 빈을 주입받아서 사용하는 경우

 

clientBean 생성

clientBean 은 싱글톤이므로, 보통 스프링 컨테이너 생성 시점에 함께 생성되고, 의존관계 주입도 발생한다.

1. clientBean 은 의존관계 자동 주입을 사용한다. 주입 시점에 스프링 컨테이너에 프로토타입 빈을 요청한다.

2. 스프링 컨테이너는 프로토타입 빈을 생성해서 clientBean 에 반환한다. 프로토타입 빈의 count 필드 값은 0이다..

이제 clientBean 은 프로토타입 빈을 내부 필드에 보관한다. (정확히는 참조값을 보관한다.)

 

클라이언트 A 요청

클라이언트 A는 clientBean 을 스프링 컨테이너에 요청해서 받는다.싱글톤이므로 항상 같은 clientBean 이 반환된다.

3. 클라이언트 A는 clientBean.logic() 을 호출한다.

4. clientBean 은 prototypeBean의 addCount() 를 호출해서 프로토타입 빈의 count를 증가한다. count값이 1이 된다.

 

클라이언트 B 요청

클라이언트 B는 clientBean 을 스프링 컨테이너에 요청해서 받는다.싱글톤이므로 항상 같은 clientBean 이 반환된다.

 

여기서 clientBean이 내부에 가지고 있는 프로토타입 빈은 이미 과거에 주입이 끝난 빈이다. 주입 시점에 스프링 컨테이너에 요청해서 프로토타입 빈이 새로 생성이 된 것이지, 사용 할 때마다 새로 생성되는 것이 아니다.

 

5. 클라이언트 B는 clientBean.logic() 을 호출한다.

6. clientBean 은 prototypeBean의 addCount() 를 호출해서 프로토타입 빈의 count를 증가한다. 원래 count 값이 1이었으므로 2가 된다.

 

즉, 프로토타입 빈이 싱글톤 빈과 함께 계속 유지되는 것이다.

 

프로토타입 스코프 - 싱글톤 빈과 함께 사용시 Provider로 문제 해결

스프링 컨테이너에 요청

가장 간단한 방법으로 싱글톤 빈이 프로토타입을 사용할 때 마다 스프링 컨테이너에 새로 요청하는 것이다.

 

@Autowired
private ApplicationContext ac;

public int logic() {
	PrototypeBean prototypeBean = ac.getBean(PrototypeBean.class);
	prototypeBean.addCount();
	int count = prototypeBean.getCount();
	return count;
}

 

의존관계를 외부에서 주입(DI) 받는게 아니라 이렇게 직접 필요한 의존관계를 찾는 것을 Dependency Lookup (DL) 의존관계 조회(탐색) 이라한다.

 

그런데 이렇게 스프링의 애플리케이션 컨텍스트(ApplicationContext) 전체를 주입받게 되면, 스프링 컨테이너에 종속적인 코드가 되고, 단위 테스트도 어려워진다.

 

ObjectFactory, ObjectProvider

지정한 빈을 컨테이너에서 대신 찾아주는 DL 서비스를 제공하는 ObjectProvider를 사용하는 방법이다.

과거에는 ObjectFactory 가 있었는데, 여기에 편의 기능을 추가해서 ObjectProvider 가 만들어졌다.

 

@Autowired
private ObjectProvider<PrototypeBean> prototypeBeanProvider;

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

핵심 코드

  • private ObjectProvider<PrototypeBean> prototypeBeanProvider;
  • PrototypeBean prototypeBean = prototypeBeanProvider.getObject();

정리

  • 실행해보면 prototypeBeanProvider.getObject() 을 통해서 항상 새로운 프로토타입 빈이 생성되는 것을 확인할 수 있다.
  • ObjectProvider 의 getObject() 를 호출하면 내부에서는 스프링 컨테이너를 통해 해당 빈을 찾아서 반환한다. (DL)
  • 스프링이 제공하는 기능을 사용하지만, 기능이 단순하므로 단위테스트를 만들거나 mock 코드를 만들기는 훨씬 쉬워진다.

특징

  • ObjectProvider: ObjectFactory 상속, 옵션, 스트림 처리등 편의 기능이 많고, 별도의 라이브러리 필요 없음, 스프링에 의존
  • ObjectFactory: 기능이 단순, 별도의 라이브러리 필요 없음, 스프링에 의존

 

JSR-330 Provider

javax.inject.Provider 라는 JSR-330 자바 표준을 사용하는 방법 (gradle에 라이브러리 추가를 해야한다)

 

@Autowired
private Provider<PrototypeBean> provider;

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

 

핵심 코드

  • private Provider<PrototypeBean> provider;
  • PrototypeBean prototypeBean = provider.get();

정리

  • 실행해보면 provider.get() 을 통해서 항상 새로운 프로토타입 빈이 생성되는 것을 확인할 수 있다.
  • provider 의 get() 을 호출하면 내부에서는 스프링 컨테이너를 통해 해당 빈을 찾아서 반환한다. (DL)
  • 자바 표준이고, 기능이 단순하므로 단위테스트를 만들거나 mock 코드를 만들기는 훨씬 쉬워진다.

특징

  • get() 메서드 하나로 기능이 매우 단순하다.
  • 별도의 라이브러리가 필요하다.
  • 자바 표준이므로 스프링이 아닌 다른 컨테이너에서도 사용할 수 있다.

 

웹 스코프

특징

  • 웹 스코프는 웹 환경에서만 동작한다
  • 웹 스코프는 프로토타입과 다르게 스프링이 해당 스코프의 종료시점까지 관리한다. 따라서 종료 메서드가 호출된다.

 

웹스코프의 종류

  • request: HTTP 요청 하나가 들어오고 나갈 때 까지 유지되는 스코프, 각각의 HTTP 요청마다 별도의 빈 인스턴스가 생성되고, 관리된다.
  • session: HTTP Session과 동일한 생명주기를 가지는 스코프
  • application: 서블릿 컨텍스트( ServletContext )와 동일한 생명주기를 가지는 스코프
  • websocket: 웹 소켓과 동일한 생명주기를 가지는 스코프

 

request 스코프 예제 개발

동시에 여러 HTTP 요청이 오면 정확히 어떤 요청이 남긴 로그인지 구분하기 어렵다

이때 사용하기 좋은것이 request 스코프이다.

 

기대하는 공통 포멧: [UUID][requestURL] {message}

UUID를 사용해서 HTTP 요청을 구분하자

requestURL 정보도 추가로 넣어서 어떤 URL을 요청해서 남은 로그인지 확인하자

 

@Component
@Scope(value = "request")
public class MyLogger {
	private String uuid;
	private String requestURL;
	public void setRequestURL(String requestURL) {
		this.requestURL = requestURL;
	}
	public void log(String message) {
		System.out.println("[" + uuid + "]" + "[" + requestURL + "] " + message);
	}
	@PostConstruct
	public void init() {
		uuid = UUID.randomUUID().toString();
		System.out.println("[" + uuid + "] request scope bean create:" + this);
	}
	@PreDestroy
	public void close() {
		System.out.println("[" + uuid + "] request scope bean close:" + this);
	}
}

코드 설명

  • 로그를 출력하기 위한 MyLogger 클래스이다.
  • @Scope(value = "request") 를 사용해서 request 스코프로 지정했다. 이제 이 빈은 HTTP 요청 당 하나씩 생성되고, HTTP 요청이 끝나는 시점에 소멸된다.
  • 이 빈이 생성되는 시점에 자동으로 @PostConstruct 초기화 메서드를 사용해서 uuid를 생성해서 저장해둔다. 이 빈은 HTTP 요청 당 하나씩 생성되므로, uuid를 저장해두면 다른 HTTP 요청과 구분할 수 있다
  • 이 빈이 소멸되는 시점에 @PreDestroy 를 사용해서 종료 메시지를 남긴다.
  • requestURL 은 이 빈이 생성되는 시점에는 알 수 없으므로, 외부에서 setter로 입력 받는다.
@Controller
@RequiredArgsConstructor
public class LogDemoController {
	private final LogDemoService logDemoService;
	private final MyLogger myLogger;
	@RequestMapping("log-demo")
	@ResponseBody
	public String logDemo(HttpServletRequest request) {
		String requestURL = request.getRequestURL().toString();
		myLogger.setRequestURL(requestURL);
		myLogger.log("controller test");
		logDemoService.logic("testId");
		return "OK";
	}
}

코드 설명

  • 로거가 잘 작동하는지 확인하는 테스트용 컨트롤러다.
  • 여기서 HttpServletRequest를 통해서 요청 URL을 받았다.
  • 이렇게 받은 requestURL 값을 myLogger에 저장해둔다. myLogger는 HTTP 요청 당 각각 구분되므로 다른 HTTP 요청 때문에 값이 섞이는 걱정은 하지 않아도 된다.
  • 컨트롤러에서 controller test라는 로그를 남긴다.
@Service
@RequiredArgsConstructor
public class LogDemoService {
	private final MyLogger myLogger;
	public void logic(String id) {
		myLogger.log("service id = " + id);
	}
}

코드 설명

  • 비즈니스 로직이 있는 서비스 계층에서도 로그를 출력해보자.
  • 여기서 중요한점이 있다. request scope를 사용하지 않고 파라미터로 이 모든 정보를 서비스 계층에 넘긴다면, 파라미터가 많아서 지저분해진다. 더 문제는 requestURL 같은 웹과 관련된 정보가 웹과 관련없는 서비스 계층까지 넘어가게 된다. 웹과 관련된 부분은 컨트롤러까지만 사용해야 한다. 서비스 계층은 웹 기술에 종속되지 않고, 가급적 순수하게 유지하는 것이 유지보수 관점에서 좋다.
  • request scope의 MyLogger 덕분에 이런 부분을 파라미터로 넘기지 않고, MyLogger의 멤버변수에 저장해서 코드와 계층을 깔끔하게 유지할 수 있다.

 

해당 코드에서는 오류가 발생한다.

 

오류가 발생하는 이유는 스프링 애플리케이션을 실행하는 시점에 싱글톤 빈은 생성해서 주입이 가능하지만, request 스코프 빈은 고객의 요청이 와야 생성될 수 있는데 아직 고객의 요청이 없기 때문이다.

 

해당 오류를 해결하기 위해서는 몇가지 방법이 존재한다.

 

스코프와 Provider

첫번째 해결방안은 앞서 배운 Provider를 사용하는 것이다. 간단히 ObjectProvider를 사용해보자

@Controller
@RequiredArgsConstructor
public class LogDemoController {
	private final LogDemoService logDemoService;
	private final ObjectProvider<MyLogger> myLoggerProvider;
	@RequestMapping("log-demo")
	@ResponseBody
	public String logDemo(HttpServletRequest request) {
		String requestURL = request.getRequestURL().toString();
		MyLogger myLogger = myLoggerProvider.getObject();
		myLogger.setRequestURL(requestURL);
		myLogger.log("controller test");
		logDemoService.logic("testId");
		return "OK";
	}
}




@Service
@RequiredArgsConstructor
public class LogDemoService {
	private final ObjectProvider<MyLogger> myLoggerProvider;
	public void logic(String id) {
		MyLogger myLogger = myLoggerProvider.getObject();
		myLogger.log("service id = " + id);
	}
}

코드 설명

  • ObjectProvider 덕분에 ObjectProvider.getObject() 를 호출하는 시점까지 request scope 빈의 생성을 지연할 수 있다.
  • ObjectProvider.getObject() 를 호출하시는 시점에는 HTTP 요청이 진행중이므로 request scope 빈의 생성이 정상 처리된다

 

스코프와 프록시

이번에는 프록시 방식을 사용해보자.

 

@Component
@Scope(value = "request", proxyMode = ScopedProxyMode.TARGET_CLASS)
public class MyLogger {
}
  • proxyMode = ScopedProxyMode.TARGET_CLASS 를 추가해주자.
    • 적용 대상이 클래스면 TARGET_CLASS 를 선택
    • 적용 대상이 인터페이스면 INTERFACES 를 선택

이렇게 하면 MyLogger의 가짜 프록시 클래스를 만들어두고 HTTP request와 상관 없이 가짜 프록시 클래스를 다른 빈에 미리 주입해 둘 수 있다.

 

CGLIB라는 라이브러리로 내 클래스를 상속 받은 가짜 프록시 객체를 만들어서 주입한다.

 

@Scope 의 proxyMode = ScopedProxyMode.TARGET_CLASS) 를 설정하면 스프링 컨테이너는 CGLIB 라는 바이트코드를 조작하는 라이브러리를 사용해서, MyLogger를 상속받은 가짜 프록시 객체를 생성한다.

 

결과를 확인해보면 우리가 등록한 순수한 MyLogger 클래스가 아니라 MyLogger$ $EnhancerBySpringCGLIB 이라는 클래스로 만들어진 객체가 대신 등록된 것을 확인할 수 있다.

 

그리고 스프링 컨테이너에 "myLogger"라는 이름으로 진짜 대신에 이 가짜 프록시 객체를 등록한다. ac.getBean("myLogger", MyLogger.class) 로 조회해도 프록시 객체가 조회되는 것을 확인할 수 있다.

 

 

핵심 아이디어는 진짜 객체 조회를 꼭 필요한 시점까지 지연처리 한다는 점이다.

 

 

인프런 김영한 강사님의 Spring 핵심입문 정리 강의를 듣고 정리한 내용입니다.

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