[디자인 패턴] 싱글톤(Singleton) 패턴

주요 디자인 패턴 13가지

1. 생성 패턴

- 싱글톤 패턴

- 추상 팩토리 패턴

- 팩토리 메소드 패턴

 

2. 행동 패턴

- 템플릿 메소드 패턴

- 싱글톤 패턴

- 상태 패턴 

- 반복자 패턴

- 전략 패턴

- 옵저버 패턴

 

3. 구조 패턴

- 데코레이터 패턴

- 프록시 패턴

- 컴포지트 패턴

- 어댑터 패턴

- 퍼사드 패턴

 

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싱글톤 패턴이란?

- 객체가 오직 하나만 생성되는 디자인 패턴이다.

 

싱글톤 패턴을 사용하는 이유

예를 들어서 사무실에 프린트가 한 대만 있다고 가정해보자.

직원들은 이 프린터를 사용할 때 프린터 한 대를 공유하면서 사용한다.

 

하지만 직원들이 프린터가 필요할 때 마다 프린터를 새로 주문한다고 하면 어떨까 ? 

 

이는 매우 비효율적일 것이다.

 

프린터 한대를 직원들끼리 공유하는 것을 '싱글톤'으로 비유할 수 있다.

 

 

이것은 프로그램에서도 적용이 가능한데, 마찬가지로 같은 객체를 단 한번만 생성해서 여러 이점을 가질 수 있다.

 

주로 데이터베이스 커넥션 풀, 스레드 풀 , 캐시 , 로그 기록 객체에서 사용한다.

 

 

1. 메모리를 절약 할수 있다.

생성자를 통해서 한번 생성하고 그 뒤로 고정된 메모리 영역을 사용하기 때문에 메모리 낭비를 방지할 수 있다.

 

즉, 한번 생성한 인스턴스를 계속 사용한다.

 

2. 데이터를 쉽게 공유할 수 있다.

전역으로 사용되는 인스턴스이기 때문에 다른 클래스의 인스턴스들도 쉽게 접근할 수 있다.

하지만 이 경우 동시성 문제가 발생할 수 있기때문에 조심해야한다.

 

싱글톤 패턴 적용 방법

구현코드

public class Singleton {

    private static Singleton instance = new Singleton();
    
    private Singleton() {
        // 생성자는 외부에서 호출못하게 private 으로 지정해야 한다.
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }

    public void say() {
        System.out.println("hi, there");
    }
}

 

메소드와 인스턴스 변수가 모두 static으로 되어있다.

기본 생성자로 객체를 생성할 수 없기 때문에 변수와 메소드의 접근을 해용해야한다.

 

싱글톤 패턴의 단점

1.  구현의 복잡성

싱글톤 코드를 구현하려면 적지 않은 코드가 들어간다.

 

생성자 외에도 동시성 문제를 해결하려면 syncronized 같은 키워드를 따로 사용해야한다.

 

2. 테스트의 어려움

테스트는 격리된 상태에서 진행되어야 하는데 싱글톤은 자원을 공유하기 때문에 제대로 된 테스트가 어렵다.

싱글톤으로 테스트를 진행하려면 매번 인스턴스를 초기화 시켜주어야한다.

 

3. 클라이언트가 구체 클래스에 의존

싱글톤을 위해 클래스 안에서 객체를 생성하고 있으므로 이는 DIP를 위반한다.또한 OCP 원칙도 위반할 가능성이 있다.

 

스프링에서의 싱글톤 패턴

- 스프링 컨테이너는 객체 인스턴스를 싱글톤으로 관리한다.(싱글톤 레지스트리)

- 스프링을 통해서 싱글톤을 유지하면 기존 싱글톤의 단점을 해결할 수 있다.

 

1. 기존의 싱글톤을 구현하기 위해서는 복잡한 코드가 들어갔지만 스프링에서는 별도의 코드가 필요없다.

 

2. 테스트, DIP , OCP , private 생성자로부터 자유롭게 싱글톤을 사용할 수 있다.

 

구현코드

void springContainer() {
ApplicationContext ac = new
AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
//1. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환
MemberService memberService1 = ac.getBean("memberService",
MemberService.class);
//2. 조회: 호출할 때 마다 같은 객체를 반환MemberService memberService2 = ac.getBean("memberService",
MemberService.class);
//참조값이 같은 것을 확인
System.out.println("memberService1 = " + memberService1);
System.out.println("memberService2 = " + memberService2);
//memberService1 == memberService2
assertThat(memberService1).isSameAs(memberService2);
}

싱글톤 패턴을 사용할 시 주의사항

싱글톤 객체는 상태를 유지하게(stateful) 설계하지 말자!

 

싱글톤 객체는 무상태(stateless) 해야한다 !

 

1. 특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안된다.     

    - 특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안됨

 

2. 가급적 읽기만 가능해야한다.

 

3. 자바에서 공유되지 않는 지역변수 , 파라미터 , ThreadLocal 등을 사용햐여한다.