자바 디자인 패턴 (2). 싱글턴 패턴이란?

갑자기 올리는 디자인 패턴 (2) 싱글턴 패턴 Singleton Pattern

싱글턴 패턴은 자바 static 포스팅에서 이미 다루었었기 때문에, 여기선 간단히 개념만 다루도록 한다.

1. 싱글턴 패턴???

싱글턴 패턴은 자바 디자인 패턴중 생성패턴에 속한다.

싱글턴은 오직 하나의 인스턴스를 보장하고, 어디에서든 이 인스턴스에 접근이 가능하도록 만들어주는 디자인 패턴이다. 원래 이름 부터 싱글턴인것이 “단 하나의”원소만을 가진 집합이라는 수학 이론에서 유래 되었다고 한다.

즉, 최초 하나의 Single 인스턴스만 생성하고, 이후에는 이 인스턴스를 getInstance()를 통해 참조하게 된다. 보통 함수 같은 Stateless 객체 또는 본질적으로 유일한 시스템 컴포넌트를 그렇게 만든다.

싱글톤을 사용하는 클라이언트 코드를 테스트 하는것은 어렵다. 싱글톤이 인터페이스를 구현하게 아니라면 mock으로 교체하는게 어렵기 때문이다.

우리가 사용하는 spring container 는 기본적으로 싱글턴을 따른다.

1-2 Stateless Object란?

※ Stateless Object란? stackoverflow 인용

Stateless object is an instance of a class without instance fields (instance variables). The class may have fields, but they are compile-time constants (static final).

A very much related term is immutable. Immutable objects may have state, but it does not change when a method is invoked (method invocations do not assign new values to fields). These objects are also thread-safe.

Stateless object란 인스턴스 필드 (인스턴스 변수)가 없는 객체를 말한다. 클래스에 필드가 존재하는건 괜찮지만 static final 로 컴파일 단계에서 선언되는 상수들이다.

불변 객체는 상탤ㄹ 가질 수 있지만 메서드가 호출 될때 변경이 되지는 않는다. (메서드 호출은 필드의 값에 새값을 할당하지 않음) 이러한 객체는 스레드로 부터 안전하다.

1-3 Stateless Object 코드

class Stateless {
    void test() {
        System.out.println("Test!");
    }
}

class Stateless {
    //No static modifier because we're talking about the object itself
    final String TEST = "Test!";

    void test() {
        System.out.println(TEST);
    }
}

아래 객체는 state를 갖는다, 그러므로 이것은 stateless 객체는 아니다. 하지만 이 객체는 단 한번만 명시되고 또한 나중에 변하지 않는다, 이러한 객체를 우리는 immutable 객체라 한다.

class Immutable {
    final String testString;
    
    Immutable(String testString) {
        this.testString = testString;
    }
    
    void test() {
        System.out.println(testString);
    }
}

2. 싱글턴의 장점vs단점

장점

• 하나의 인스턴스를 사용 -> 메모리 낭비를 방지
• 전역 인스턴스 -> 다른 클래스의 인스턴스들이 데이터를 공유

단점

• 싱글턴 인스턴스가 너무 많은 일을 하거나 많은 데이터를 공유시킬 경우, (SOLID 원칙중 SRP, OCP 원칙 위배)

3. 그러면 어디에 쓰는가?

• 공토된 객체를 여러 개 생성해서 사용하는 상황
• 전역에서 사용될 객체를 만들어야 하는 상황 (EX : logger)

4. 싱글톤 생성 방법

생성자를 private 으로 만들고 public static 맴버를 사용하여 유일한 인스턴스를 제공하게 한다.

5. 싱글톤 코드

SingletonPatternTest.java

public class SinglePatternTest {
    public static void main(String [] args) {
        SinglePatternTest object = SingleObject.getInstance();
    }
}

public class SingleObject {
    private static final SingleObject instance = new SingleObject();
    
    // private 생성자를 통해 내부에서만 호출하게하고 다른곳에서 new 를 통해 새로운 인스턴스를 막아둔다.
    private SingleObject(){}

    public static SingleObject getInstance() {
        return instance;
    }
}