Spring에서 Bean의 메모리 생명주기와 GC

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안녕하세요 Log 입니다.

Spring에서는 Bean을 IoC 컨테이너에서 관리합니다.

Bean은 Scope에 따라 메모리에 상주하며, 메모리 관리 및 GC와의 관계도 중요합니다.

이번 Post에서는 Bean이 메모리에 상주하는 방식과 Scope에 따른 생성, 소멸, 관리 방식,

그리고 GC와의 관계에 대해 살펴보겠습니다.

Bean의 메모리 상주

Bean은 Spring에서 IoC 컨테이너에 등록되어, 해당 컨테이너가 관리합니다.

Bean이 생성된 후, 해당 Bean은 Heap 메모리 영역에 상주합니다.

이때, Bean의 Scope에 따라 메모리에 상주하는 방식이 달라집니다.

@Component
@Scope("prototype")
public class GillogBean {
    ,,,
}

Singleton Scope

@Component
// singleton scope은 기본값으로 생략가능
// @Scope("singleton")
public class GillogBean {
    ,,,
}

Bean이 한 번 생성되고, 애플리케이션 전체에서 유일하게 사용됩니다.

따라서 Bean은 애플리케이션이 종료될 때까지 메모리에 상주합니다.

Spring에서 @Scope Annotation을 사용하지 않으면 기본적으로 Singleton Scope로 Bean이 생성됩니다.

Singleton Scope은 애플리케이션 전체에서 하나의 인스턴스만 생성되며,

해당 Bean에 대한 요청이 들어오면 항상 같은 인스턴스가 반환됩니다.

따라서 Singleton Scope은 메모리 사용량을 줄이고, 애플리케이션 전반에서 동일한 상태를 유지하는 데 유용합니다.

하지만, 여러 클라이언트에 대한 요청이 들어올 때 마다 새로운 인스턴스를 생성해야 하는 경우에는,

Prototype Scope를 사용하는 것이 좋습니다.

Prototype Scope

@Component
@Scope("prototype")
public class GillogBean {
    ,,,
}

Bean이 요청될 때마다 새로 생성되고, 사용이 끝나면 GC에 의해 메모리에서 해제됩니다.

Request Scope

@Component
@Scope("request")
// 4.3 부터 지원
// @RequestScope
public class GillogBean {
    ,,,
}

Request Scope 에서는 HTTP 요청 당 하나의 Bean이 생성되고,

요청이 끝날 때 Bean이 GC에 의해 메모리에서 해제됩니다.

Session Scope

@Component
@Scope("session")
// @SessionScope
public class GillogBean {
    ,,,
}

Session의 경우 HTTP 세션 당 하나의 Bean이 생성되고,

세션이 끝날 때 Bean이 GC에 의해 메모리에서 해제됩니다.

GlobalSession Scope

@Component
@Scope("globalSession")
// @SessionScope
public class GillogBean {
    ,,,
}

GlobalSession Scope의 경우 포털 애플리케이션에서 전역 세션 당 하나의 Bean이 생성되고,

전역 세션이 끝날 때 Bean이 GC에 의해 메모리에서 해제됩니다.

전역 세션의 경우, Spring Web MVC에서 PortletSession을 확장한 MultipartPortletSession 클래스를 사용하여 구현됩니다.

전역 세션은 일반적인 웹 애플리케이션에서는 사용되지 않는 것이 일반적입니다.

일반적인 웹 애플리케이션에서는 일반 세션을 사용합니다.

Bean의 생성과 소멸

Bean은 일반적으로 다음과 같은 생명주기를 가집니다.

Bean의 생성
Bean의 속성 값 주입
Bean의 초기화
Bean의 사용
Bean의 소멸

Bean의 생성

Bean의 생성은 @Bean Annotation이나 XML 파일을 이용해서 등록된 설정 정보를 기반으로 IoC 컨테이너가 생성합니다.

Bean의 속성 값 주입

속성 값 주입은 생성된 Bean에 대해 DI(Dependency Injection)를 수행합니다.

Bean의 초기화

초기화는 @PostConstruct Annotation이나 InitializingBean interface를 이용해서 Bean 초기화 작업을 수행합니다.

초기화는 모두 Bean이 생성되어 속성 값이 주입된 이후 동작됩니다.

@PostConstruct 초기화 방법

@PostConstruct Annotation을 이용해서 Bean 초기화 작업을 수행하는 예제는 아래와 같습니다.

@Component
public class ExampleBean {

    private String logMessage;

    public void setLogMessage(String logMessage) {
        this.logMessage = logMessage;
    }

    public String getLogMessage() {
        return logMessage;
    }

    @PostConstruct
    public void init() {
        // Bean 초기화 작업
        System.out.println("Bean Initialized: " + logMessage);
    }
}

@PostConstruct Annotation이 붙은 init() method는 Bean의 초기화 작업을 수행합니다.

이 method는 Bean이 생성된 후, DI(Dependency Injection)가 완료되고, 속성값이 모두 설정된 후 호출됩니다.

InitializingBean interface implements 초기화 방법

InitializingBean interface를 이용해서 Bean의 초기화 작업을 수행할 수 있습니다.

InitializingBean interface를 구현한 클래스는 afterPropertiesSet() method를 오버라이드해서,

초기화 작업을 수행합니다.

@Component
public class ExampleBean implements InitializingBean {

    private String logMessage;

    public void setLogMessage(String logMessage) {
        this.logMessage = logMessage;
    }

    public String getLogMessage() {
        return logMessage;
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        // Bean 초기화 작업
        System.out.println("Bean Initialized: " + logMessage);
    }
}

afterPropertiesSet() method는 InitializingBean interface의 method로서,

Bean의 초기화 작업을 수행합니다.

이 method 역시 Bean이 생성된 후, DI(Dependency Injection)가 완료된 후 호출됩니다.

Bean의 사용

Bean을 사용하는 행위는 DI를 통해 다른 Bean에서 사용됩니다.

우리가 흔히 @Autowired, 생성자 주입 방식 등으로 주입

@RequiredArgsConstructor
public class ExampleService {
    
    private final ExampleBean exampleBean;
    
    ,,,
}

Bean의 소멸

Bean의 소멸은 @PreDestroy Annotation이나, DisposableBean interface를 이용해서 Bean이 소멸 되기 전 수행됩니다.

@PreDestroy 소멸 방법

@PreDestroy Annotation을 이용해서 Bean 소멸 작업을 수행하는 예제는 아래와 같습니다.

@Component
public class ExampleBean {

    private String logMessage;

    public void setLogMessage(String logMessage) {
        this.logMessage = logMessage;
    }

    public String getLogMessage() {
        return logMessage;
    }

    @PreDestroy
    public void destroy() {
        // Bean 소멸 작업
        System.out.println("Bean Destroyed: " + logMessage);
    }
}

@PreDestroy annotation이 붙은 destroy() method는 Bean의 소멸 작업을 수행합니다.

이 method는 Bean이 소멸되기 전에 호출됩니다.

DisposableBean interface implements 초기화 방법

DisposableBean interface를 구현한 클래스는 destroy() method를 오버라이드해서 소멸 작업을 수행합니다.

@Component
public class ExampleBean implements DisposableBean {

    private String logMessage;

    public void setLogMessage(String logMessage) {
        this.logMessage = logMessage;
    }

    public String getLogMessage() {
        return logMessage;
    }

    @Override
    public void destroy() throws Exception {
        // Bean 소멸 작업
        System.out.println("Bean Destroyed: " + logMessage);
    }
}

DisposableBean interface를 구현한 destroy() method는 Bean의 소멸 작업을 수행합니다.

이 method는 Bean이 소멸되기 전에 호출됩니다.

Bean의 Scope와 GC

Bean의 Scope는 Bean이 메모리에 상주하는 시간을 결정합니다.

이에 따라 GC와의 관계도 달라집니다.

Singleton Scope의 Bean은 애플리케이션 전체에서 유일하게 사용됩니다.

따라서 메모리에서 해제되지 않습니다.

Prototype Scope의 Bean은 요청될 때마다 새로 생성되고,

사용이 끝나면 GC에 의해 메모리에서 해제됩니다.

Request Scope, Session Scope, Global session Scope의 Bean은,

각각 Http Request, 세션, 전역 세션 단위로 생성되고, 해당 단위가 끝날 때 GC에 의해 메모리에서 해제됩니다.

Bean이 메모리에서 해제되기 위해서는 Bean을 참조하고 있는 다른 객체가 없어야 합니다.

따라서 Bean이 참조하는 다른 Bean이나, Bean을 이용하는 다른 객체가 메모리에서 해제되기 전에는,

해당 Bean이 GC에 의해 해제되지 않습니다.

결론

이번 글에서는 Bean이 어떤 상황에서 메모리에 상주하며,

어떤 상황에서 GC에 의해 메모리에서 해제되는지 알아보았습니다.

Bean의 Scope와 GC와의 관계를 고려하여 개발을 진행하면,

좀 더 안정적이고 효율적인 애플리케이션을 개발할 수 있습니다.

이번 글이 Bean의 Scope에 따른 메모리 상주와 GC와의 관계를 이해하는 데 도움이 되었기를 바랍니다.

감사합니다.

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Gillog