Spring Bean의 개념과 생명주기, 그리고 메모리 효율성

 

Spring Bean이란 Spring IoC(Inversion of Control) 컨테이너가 관리하는 자바 객체를 의미한다.

일반적인 자바 프로그래밍에서는 개발자가 new 키워드를 사용하여 직접 객체를 생성하고 관리해야 했으나, Spring 프레임워크에서는 이 역할을 프레임워크에게 넘기게 된다. 이렇게 컨테이너에 의해 생성되고 관리되는 객체가 바로 Bean이다.

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1. 주요 특징

Spring Bean은 단순한 객체 이상의 의미를 가지며 다음과 같은 핵심적인 특징을 지닌다.

• IoC (제어의 역전): 객체의 생성, 생명주기 관리, 의존성 설정(DI)을 개발자가 직접 하지 않고 프레임워크가 대신 담당한다.
• POJO (Plain Old Java Object): 특정 클래스를 상속받거나 복잡한 인터페이스를 구현할 필요 없이, 평범한 자바 객체 형태로 만들 수 있어 유연성이 높다.

등록 방법

주로 @Bean, @Component, @Service, @Repository 등의 어노테이션을 클래스에 붙이거나, XML 설정을 통해 컨테이너에 등록한다.

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2. 스프링 빈의 생명주기 (Lifecycle)

Spring Bean 생명주기

 

Spring Bean은 객체가 생성되고 소멸되기까지 명확한 단계를 거친다. 가장 큰 특징은 객체 생성과 초기화 단계가 분리되어 있다는 점이다.

1. 전체 흐름

1. 스프링 컨테이너 생성
2. 스프링 빈 생성 (자바 객체로서 생성자 호출)
3. 의존관계 주입 (DI)
   • 참고: 생성자 주입(Constructor Injection) 방식을 사용할 경우 빈 생성과 동시에 주입이 일어난다.
4. 초기화 콜백 (@PostConstruct)
   • 의존성 주입이 완료된 후, 필요한 초기 세팅(데이터 로딩, 검증 등)을 수행한다.
5. 빈 사용
6. 소멸 전 콜백 (@PreDestroy)
   • 컨테이너 종료 전 리소스 정리 등을 수행한다.
7. 스프링 종료

2. 초기화 콜백의 활용 예시 (@PostConstruct)

초기화 단계에서는 단순 객체 생성을 넘어, 실제 애플리케이션 동작에 필요한 디렉터리 생성이나 데이터 검증 로직을 포함할 수 있다.

@Component
public class FileStorageManager {

    @Value("${file.upload.dir}") // yml에서 경로 주입 (/app/uploads)
    private String uploadDir;

    @PostConstruct
    public void validateConfig() {
        File folder = new File(uploadDir);
        
        // 폴더가 없으면 생성 시도
        if (!folder.exists()) {
            boolean created = folder.mkdirs();
            if (!created) {
                // 서버 구동 시 치명적인 오류라면 예외를 던져 앱 구동을 중단
                throw new RuntimeException("업로드 폴더를 생성할 수 없습니다: " + uploadDir);
            }
            System.out.println("업로드 폴더 생성 완료: " + uploadDir);
        }
    }
}

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3. Bean 사용과 메모리 성능의 관계

Spring을 사용하는 가장 큰 이유 중 하나는 싱글톤(Singleton) 패턴을 통한 메모리 효율성 극대화다.

1. 싱글톤 (Singleton) 관리

Spring 컨테이너는 기본적으로 Bean을 싱글톤으로 관리한다. 즉, 애플리케이션 구동 시 단 하나의 인스턴스만 생성하여 컨테이너에 등록하고, 이후 들어오는 모든 요청에 대해 이 객체를 공유하여 재사용한다.

 

2. new vs Spring Bean

구분	Spring 없이 (new)	Spring Bean 사용 (싱글톤)
동작 방식	클라이언트 요청 100번 → 객체 100번 생성 및 삭제	요청이 100번, 1만 번 와도 객체는 단 1개
메모리	메모리 낭비 심함, 힙(Heap) 사용량 급증	메모리 사용량 일정, 효율 극대화
GC 부하	가비지 컬렉션(GC) 빈도 증가로 인한 오버헤드	객체 생성/삭제가 적어 GC 작업량 감소

 

웹 애플리케이션처럼 동시 요청이 많은 환경에서 매번 객체를 생성하는 것은 치명적이다. Spring의 싱글톤 방식은 힙 메모리에 쌓이는 객체의 수를 줄여 GC(Garbage Collector)의 오버헤드를 감소시키고, 결과적으로 애플리케이션의 응답 속도와 전반적인 성능을 향상시킨다.

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4. 주의사항 및 고급 기능

싱글톤 방식은 효율적이지만, 하나의 객체를 여러 사용자가 공유하기 때문에 개발 시 주의가 필요하다.

상태 정보 유지 금지 (Stateless)

싱글톤 객체는 여러 스레드에서 동시에 접근한다. 따라서 Bean 내부 멤버 변수에 사용자별 상태 정보를 저장하면 안 된다.
(ex: 로그인한 유저의 ID, 결제 금액 등)

만약 이를 어길 경우, 다른 사용자의 요청에 의해 데이터가 덮어씌워지는 심각한 동시성 버그가 발생할 수 있다.
Bean은 항상 무상태(Stateless)로 설계하고 로직 처리 위주로 구성해야 한다.

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5. 추가 기능: 지연 로딩 (@Lazy)

 

Spring은 기본적으로 구동 시점에 모든 Bean을 생성(Eager Loading)하지만, 메모리가 제한적이거나 사용 빈도가 매우 낮은 Bean이 있다면 @Lazy 어노테이션을 사용하여 실제 호출되는 시점에 객체를 생성하도록 설정할 수 있다. 이를 통해 초기 구동 속도를 높이고 초기 메모리 점유율을 낮출 수 있다.