Section9-1 빈 스코프(프로토타입 스코프)

인프런 강의 中 
김영한 강사님의 '스프링 핵심 원리' 내용을 정리했습니다.

 

Section8에서 우리는 빈의 생명주기 동안 초기화와 종료 시점을 콜백하는 방법에 대해서 알아보았다. 이 때, 우리는 자연스럽게 빈이 스프링 컨테이너의 시작과 함께 생성되고 스프링 컨테이너가 종료될 때까지 유지되었다가 함께 소멸된다고 이해하고 콜백 함수를 사용했다. 그런데 말입니다.. 과연 모든 빈들이 스프링 컨테이너와 생명주기를 함께 할까요? 이에 대해서 샅샅이 파헤쳐보겠습니다.. 바로 김영한 강사님의 명강을 들으면서 말입니다!!

 

목차

• 빈 스코프란?
• 프로토타입 스코프
• 프로토타입 스코프 - 싱글톤 빈과 함께 사용 시 문제점
• 프로토타입 스코프 - 싱글톤 빈과 함께 사용 시 Provider로 문제 해결
• 웹 스코프
• request 스코프 예제 만들기
• 스코프와 Provider
• 스코프와 프록시

 

1. 빈 스코프란?

 

빈 스코프는 번역 그대로 빈이 존재할 수 있는 범위를 뜻한다. 위에서 잠깐 언급했듯이 우리는 빈의 생명주기가 스프링 컨테이너와 거의 함께 한다고 이해하며 콜백 함수를 사용했었다. 그런데 이것은 스프링 빈이 기본적으로 싱글톤 스코프로 생성되기 때문이다. 즉, 다른 스코프로 생성이 된다면 빈 스코프는 우리가 이해한 존재 범위와 다를 것이다.

 

스프링은 다음과 같은 다양한 스코프를 지원한다.

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

 

지금까지 싱글톤 스코프를 계속 사용했으니 프로토타입 스코프부터 알아보겠다!

 

2. 프로토타입 스코프

싱글톤 스코프의 빈을 조회하면 스프링 컨테이너는 항상 같은 인스턴스의 빈을 반환한다. 반면에 프로토타입 스코프를 스프링 컨테이너에 조회하면 스프링 컨테이너는 항상 새로운 인스턴스를 생성해서 반환한다.

 

싱글톤 빈 요청

싱글톤 빈을 요청 시 동일한 인스턴스가 반환되는 모습

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 요청1

프로토타입 빈 요청 시 새로운 인스턴스가 생성되는 모습

 1. 프로토타입 스코프의 빈을 스프링 컨테이너에 요청한다.

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

 

프로토타입 빈 요청2

프로토타입 빈이 반환되면 스프링 컨테이너에서 관리를 하지 않는 모

 3. 스프링 컨테이너는 생성한 프로토타입 빈을 클라이언트에 반환한다.

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

 

정리

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 @PreDestroy같은 종료 메서드가 호출되지 않는다.

 

프로토타입 스코프 빈 테스트

 

위에서 정리한대로라면 프로로타입 빈을 요청할 때마다 인스턴스가 새로 생성되어야 하고 @PreDestroy는 호출되지 않아야 한다. 진짜로 그런지 확인해보자!

프로토타입 빈 선언 및 테스트

 

실행 결과

테스트 실행 결과

 

• 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 @PreDestroy로 종료 메서드를 선언했지만 실행은 되지 않은 모습을 확인할 수 있다.

프로토타입 빈에서 종료 메서드를 호출하려면? 다음과 같이 수동으로 호출해야 한다.

 

수동으로 종료 메서드 호출

 

3. 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! 싱글톤과 프로토타입 스코프를 혼용해서 사용했을 때와 비교하기 위해 우선 프로토타입 빈만 사용했을 때 동작 순서를 먼저 확인해보겠다.

 

프로토타입 빈만 사용했을 때 동작 순서

 

스프링 컨테이너에 프로토타입 빈 직접 요청(클라이언트가 한 명일 때)

클라이언트가 프로토타입 빈을 요청 후 addCount() 사용 모습(1 증가)

1. 클라이언트A는 스프링 컨테이너에 프로토타입 빈을 요청한다.
2. 스프링 컨테이너는 프로토타입 빈을 새로 생성해어 반환(x01)한다. 해당 빈의 count 필드 값은 0이다.
3. 클라리언트는 조회한 프로토타입 빈에 addCount()를 호출하면서 count 필드를 +1 한다.
4. 결과적으로 프로토타입 빈(x01)의 count는 1이 된다.

스프링 컨테이너에 프로토타입 빈 직접 요청(클라이언트가 다수일 때)

다수의 클라이언트가 프로토타입 빈에 접근했을 때 시나리오

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 +1한다.
4. 결과적으로 프로토타입 빈(x02)의 count 또한 1이 된다.

코드

프로토타입 빈 테스트 코드

실행 결과

프로토타입 빈 생성 모습

 

다른 프로토타입 빈이 생성되었고 prototypeBean1, prototypeBean2 모두 isEqulTo(1)을 했을 때 테스트 성공을 했으니 위 그림대로 동작한 것을 알 수 있다.

 

싱글톤 빈에서 프로토타입 빈 사용 동작 순서

 

이번에는 clientBean이라는 싱글톤 빈이 의존관계 주입을 통해서 프로토타입 빈을 주입받아서 사용하는 예시를 확인해보자.

 

싱글톤에서 프로토타입 빈 사용1

싱글톤과 프로토타입 빈 사용

 

• clientBean은 싱글톤이므로, 보통 스프링 컨테이너 생성 시점에 함께 생성되고, 의존관계 주입도 발생한다.

1. clientBean은 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.
3. 이제 clientBean은 프로토타입 빈을 내부 필드에 보관한다.(정확히는 참조값을 보관한다.)

싱글톤에서 프로토타입 빈 사용2

싱글톤과 프로토타입 빈 사용

 

• 클라이언트 A는 clientBean을 스프링 컨테이너에 요청해서 받는다. 싱글톤이므로 항상 같은 clientBean이 반환된다.

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

    5. clientBean은 prototypeBean의 addCount()를 호출해서 프로토타입 빈의 count를 증가시킨다.(count값은 1이 된다.)

 

싱글톤에서 프로토타입 빈 사용3

싱글톤과 프로토타입 빈 사용

• 클라이언트 B는 clientBean을 컨테이너에 요청해서 받는다. 싱글톤이므로 항상 같은 clientBean이 반환된다.
• 여기서 중요한 점! 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 생성되는것이 아니다!!

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

    7. clientBean은 prototypeBean의 addCount()를 호출해서 프로토타입 빈의 count를 증가시킨다. 아까 클라이언트A  addCount()를 호출해서 count가 1이 되었으니 이번에 2가 된다.

 

싱글톤에서 프로토타입 빈 사용 요약

싱글톤 빈에서 프로토타입 빈을 주입 받게 되면, 싱글톤 빈 내부적으로 주입이 끝난 프로토타입 빈의 참조 값을 가지고 있기 때문에, 프로토타입 빈을 호출해도 참조 값을 건네주고 끝난다. 그래서 클라이언트마다 프로토타입 빈을 생성하지 못하고 하나의 빈을 같이 사용하게 된다. 실제로 그렇게 되는지 코드를 작성해 테스트해보자.

 

코드

싱글턴 빈에 프로토타입 빈 의존성 주입 코드

 

테스트 코드

 

테스트 결과(프로토타입 빈이 한 번만 생성된 모습)

 

빈이 한 번만 생성되고 count 결과 또한 clientA와 clientB의 addCount() 메소드 호출이 합쳐서 2가 된 것을 확인할 수 있다. 

 

 

4. 프로토타입 스코프 - 싱글톤 빈과 함께 사용 시 Provider로 문제 해결

싱글톤 빈과 프로토타입 빈을 함께 사용했을 때, 우리가 원하지 않은 결과를 맞이했다. 그럼, 우리가 원하는대로 프로토타입 빈을 호출할 때마다 빈 생성을 하려면 어떻게 해야할까? 방법은 다음과 같다.

 

(1).싱글톤 빈이 프로토타입 빈을 사용할 때마다 스프링 컨테이너에 새로 요청

 

가장 간단하면서도 무식한? 방법이다. 그냥 필요할 때 호출해주면 끝이다.

 

코드(prototypeBean, 테스트 코드는 위 코드와 같으므로 가독성을 위해 생략하겠다.)

 

프로토타입을 사용할 때 마다 호출

 

위 코드처럼 의존성 주입을 통해 프로토타입 빈을 주입시키지 않고 필요한 로직에서 호출을 하게 되면 프로토타입 빈이 새로 생성되어 각 클라이언트들은 서로 다른 count필드를 가질 수 있게 된다.(count필드를 공유하지 않을 수 있다.)

방금 언급했듯이 위 코드는 의존성 주입을 한 것이 아니다. 이렇게 의존관계를 외부에서 주입(DI) 받는게 아니라 직접 필요한 의존관계를 찾는 것을 Dependency Lookup(DL) 의존관계 조회(탐색)이라고 한다.

 

단순 무식했던 위 코드의 단점

• 위 코드처럼 스프링의 ApplicationContext 전체를 주입받게 되면, 스프링 컨데이너에 종속적인 코드가 되고, 단위 테스트도 어려워진다.

여기서 단위 테스트가 어려워진다는게 무슨 말?!

테스트에서는 가짜 구현체를 자주 사용하는데, 가짜 구현체들은 모든 기능이 동작하지 않아도 된다. 테스트에 필요한 정도만 동작하면 된다. ApplicationContext를 mock(가짜 구현체)으로 만들려면 그곳에 있는 수많은 인터페이스를 모두 구현해야 한다. 하지만 ObjectProvider를 사용하면 그곳에서 제공하는 비교적 적은 인터페이스만 구현해도 되므로 mock을 상대적으로 쉽게 만들 수 있다.

 

우리는 지정한 프로토타입 빈을 컨테이너에서 대신 찾아주는 딱 DL 정도의 기능만 제공하는 무언가가 있으면 된다. 그 무언가는 바로..

(2). ObjectFactory, ObjectProvider

 

지정한 빈을 컨테이너에서 대신 찾아주는 DL 서비스를 제공하는 것이 바로 ObjectProvider 이다. 참고로 과거에는 ObjectFactory 가 있었는데, 여기에 편의 기능을 추가해서 ObjectProvider 가 만들어졌다. 어떻게 사용하면 되는지 코드를 바로 살펴보자.

 

ObjectProvider 사용 코드

ObjectProvider 주입 및 사용 코드

 

실행해보면 prototypeBeanProvider.getObject()를 통해서 항상 새로운 프로토타입 빈이 생성되는 것을 확인할 수 있다.

• ObjectProvider의 getObject()를 호출하면 내부에서는 스프링 컨테이너를 통해 해당 빈을 찾아서 반환한다.(DL)
• 지금 딱 필요한 DL 정도의 기능만 제공한다.

특징 

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

위 방법의 단점은 스프링에 의존해야 한다는 것이다. 스프링에 의존하지 않는 방법은 없을까....?

 

(3). JSR-330 Provider

• jakarta.inject.Provider를 사용한다.
• get() 메서드 하나로 기능이 매우 단순하다.
• 별도의 라이브러리가 필요하다.
• 자바 표준이므로 스프링이 아닌 다른 컨테이너에서도 사용할 수 있다.
• 이 방법을 사용하려면 다음 라이브러리를 gradle에 추가해야 한다.

build.gradle 추가 코드

JSR-330 Provider 사용 코드

 

위 코드를 실행해보면 provider.get()을 통해서 항상 새로운 프로토타입 빈이 생성되는 것을 확인할 수 있다. 그리고 provider의 get()을 호출하면 내부에서는 스프링 컨테이너를 통해 해당 빈을 찾아서 반환한다.(DL)

 

정리 

• 그러면 프로토타입 빈을 언제 사용할까? 매번 사용할 때 마다 의존관계 주입이 완료된 새로운 객체가 필요할 때 사용하면 된다. 그런데 실무에서 웹 애플리케이션을 개발해보면, 싱글톤 빈으로 대부분의 문제를 해결할 수 있기 때문에 프로토타입 빈을 직접적으로 사용하는 일을 매우 드물다.
• ObjectProvider, JSR330 Provider 등은 프로토타입 뿐만 아니라 DL이 필요한 경우는 언제든지 사용할 수 있다.

 

 

참고

실무에서 자바 표준인 JSR-330을 사용할 것인지, 아니면 스프링이 제공하는 ObjectProvider를 사용할 것인지 고민이 될 것이다. ObjectPorivder는 DL을 위한 편의 기능을 많이 제공해주고 스프링 외에 별도의 의존관계가 추가가 필요 없기 때문에 편리하다. 만약(정말 그럴일은 거의 없지만) 코드를 스프링이 아닌 다른 컨테이너에서도 사용할 수 있어야 한다면 JSR-330 Provider를 사용해야한다.

스프링을 사용하다 보면 이 기능 뿐만 아니라 다른 기능들도 자바 표준과 스프링이 제공하는 기능이 겹칠때가 많이 있다. 대부분 스프링이 더 다양하고 편리한 기능을 제공해주기 때문에, 특별히 다른 컨테이너를 사용할 일이 없다면, 스프링이 제공하는 기능을 사용하면 된다.

 

 

!!김영한 강사님 강의

https://www.inflearn.com/course/%EC%8A%A4%ED%94%84%EB%A7%81-%ED%95%B5%EC%8B%AC-%EC%9B%90%EB%A6%AC-%EA%B8%B0%EB%B3%B8%ED%8E%B8

스프링 핵심 원리 - 기본편 강의 - 인프런