[SpringBoot] 스프링 핵심 원리 섹션 9-1 | 빈 스코프 | 프로토타입 스코프 | 싱글톤 빈과 함께 사용시 문제점

 본 포스팅은 인프런 김영한 강사님의 스프링 부트 핵심 원리 강의 섹션 9를 수강하고 배운 점을 정리했습니다.

스프링 핵심 원리 - 기본편 강의 - 인프런

 

1. 빈 스코프: 빈이 존재할 수 있는 범위!

✅스프링이 지원하는 다양한 스코프

1️⃣싱글톤: 기본 스코프, 스프링 컨테이너의 시작과 종료까지 유지되는 가장 넓은 범위의 스코프이다.
2️⃣프로토타입: 스프링 컨테이너는 프로토타입 빈의 생성과 의존관계 주입까지만 관여하고 더는 관리하지 않는 매우 짧은 범위의 스코프
3️⃣웹 관련 스코프
    - request: 웹 요청이 들어오고 나갈 때까지 유지되는 스코프
    - session: 웹 세션이 생성되고 종료될 때 까지 유지되는 스코프
    - application: 웹의 서블릿 컨텍스트와 같은 범위로 유지되는 스코프

 

 

✅ 빈 스코프 지정 방법

1️⃣ 컴포넌트 스캔 자동 등록

@Scope("prototype")
@Component
public class HelloBean {}

 

2️⃣ 수동 등록

@Scope("prototype")
@Bean
PrototypeBean HelloBean() {
	return new HelloBean();
}

---

2. 프로토타입 스코프

싱글톤 스코프의 빈을 조회하면 스프링 컨테이너는 항상 같은 인스턴스의 스프링 빈을 반환한다. 

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

 

1️⃣ 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.

 

2️⃣-1 프로토타입 빈 요청 

1. 프로토타입 스코프의 빈을 스프링 컨테이너에 요청한다.
2.  스프링 컨테이너는 이 시점에 프로토타입 빈을 생성하고, 필요한 의존관계를 주입한다.

 

2️⃣-2 프로토타입 빈 요청 2

3. 스프링 컨테이너는 생성한 프로토타입 빈을 클라이언트에 반환한다.
4. 이후에 스프링 컨테이너에 같은 요청이 오면 항상 새로운 프로토타입 빈을 생성해서 반환한다.

 

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

클라이언트에 빈을 반환하고, 이후 스프링 컨테이너는 생성된 프로토타입 빈을 관리하지 않는다. 프로토타입 빈을 관리할 책임은 프로토타입 빈을 받은 클라이언트에 있다. 그래서 @PreDestroy 같은 종료 메서드가 호출되지 않는다.

 

코드로 직접 확인해보자

 

1. 싱글톤 스코프 빈 테스트: SingletonTest.java

package hello.core.scope;

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.Scope;

import javax.annotation.PostConstruct;
import javax.annotation.PreDestroy;

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

public class SingletonTest {

    @Test
    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");
        }
    }
}

 

싱글톤 스코프 테스트 결과

빈 초기화 메서드를 실행하고, 같은 인스턴스의 빈을 조회하고, 종료 메서드까지 정상 호출 된 것을 확인할 수 있다.

 

 

2. 프로토타입 스코프 빈 테스트: PrototypeTest.java

package hello.core.scope;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import
        org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Scope;
import javax.annotation.PostConstruct;
import javax.annotation.PreDestroy;
import static org.assertj.core.api.Assertions.*;

public class PrototypeTest {
    @Test public void prototypeBeanFind() {

        AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(PrototypeBean.class);

        // 프로토 타입 조회 직전에 생성되는 것을 확인해보기
        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");
        }
    }
}

 

 

테스트 결과

✅테스트 결과 분석

- 싱글톤 빈은 스프링 컨테이너 생성 시점에 초기화 메서드가 실행되지만, 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 초기화까지만 관여하고, 더는 관리하지 않는다. 따라서 프로토타입 빈은 스프링 컨테이너가 종료될 때 @PreDestroy 같은 종료 메서드가 전혀 실행되지 않는다.

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2. 프로토타입 스코프 - 싱글톤 빈과 함께 사용 시 문제점

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. 

 

싱글톤 빈에서 프로토타입 빈 사용 1️⃣

✅clientBean 은 싱글톤이므로  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 clientBean에 반환한다. 프로토타입 빈의 count 필드 값은 0이다.
이제 clientBean 은 프로토타입 빈을 내부 필드에 보관한다. (정확히는 참조값을 보관한다.)

 

싱글톤 빈에서 프로토타입 빈 사용 2️⃣

✅클라이언트 A는 clientBean을 스프링 컨테이너에 요청해서 받는다. 싱글톤이므로 항상 같은 clientBean이 반환된다.
3. 클라이언트 A는 clientBean.logic()을 호출한다.
4. clientBean 은 prototypeBean의 addCount()를 호출해서 프로토타입 빈의 count를 증가한다: count값이 1이 된다.

 

싱글톤 빈에서 프로토타입 빈 사용 3️⃣

 ✅클라이언트 B는 clientBean을 스프링 컨테이너에 요청해서 받는다. 싱글톤이므로 항상 같은 clientBean이 반환된다.

🔥clientBean이 내부에 가지고 있는 프로토타입 빈은 이미 과거에 주입이 끝난 빈이다. 주입 시점에 스프링 컨테이너에 요청해서 프로토타입 빈이 새로 생성이 된 것이지, 사용할 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.

 

 

테스트 코드

package hello.core.scope;

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.autoconfigure.data.cassandra.DataCassandraTest;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.Scope;

import javax.annotation.PostConstruct;
import javax.annotation.PreDestroy;

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

public class SingletonWithPrototypeTest1 {

    @Test
    void prototypeFind() {
        AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(PrototypeBean.class);

        PrototypeBean prototypeBean1 = ac.getBean(PrototypeBean.class);
        prototypeBean1.addCount();
        assertThat(prototypeBean1.getCount()).isEqualTo(1);

        PrototypeBean prototypeBean2 = ac.getBean(PrototypeBean.class);
        prototypeBean2.addCount();
        assertThat(prototypeBean2.getCount()).isEqualTo(1);

    }

    @Test
    void singletonClientUsePrototype() {
        AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(ClientBean.class,PrototypeBean.class);

        ClientBean clientBean1 = ac.getBean(ClientBean.class);
        int count1 = clientBean1.logic();
        assertThat(count1).isEqualTo(1);

        ClientBean clientBean2 = ac.getBean(ClientBean.class);
        int count2 = clientBean2.logic();
        assertThat(count2).isEqualTo(2);

    }

    @Scope("singleton")
    static class ClientBean {
        private final PrototypeBean prototypeBean; //생성 시점에 주입
        @Autowired
        public ClientBean(PrototypeBean prototypeBean) { this.prototypeBean = prototypeBean;
        }
        public int logic() {
            prototypeBean.addCount();
            int count = prototypeBean.getCount();
            return count;
        }
    }



    @Scope("prototype")
    static 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");
        }
    }
}

 

테스트 결과

✅스프링은 일반적으로 싱글톤 빈을 사용하므로, 싱글톤 빈이 프로토타입 빈을 사용하게 된다. 그런데 싱글톤 빈은 생성시점에만 의존관계 주입을 받기 때문에, 프로토타입 빈이 새로 생성되기는 하지만, 싱글톤 빈과 함께 계속 유지되는 것이 문제다.

 

❓ 그럼 프로토타입 빈을 주입 시점에만 새로 생성하는 것이 아니라, 사용할 때마다 새로 생성해서 사용하는 방법은 무엇일까?

➡️ 다음 시간에!