[JAVA] Singleton Pattern

1. Singleton 패턴이란?

• Singleton이란 '단독 개체', '정확히 하나의 요소만 갖는 집합' 등의 의미로, 특정 클래스의 객체(인스턴스)가 오직 한 개만 존재하도록 구현한 클래스를 말한다.
• 객체(인스턴스)를 하나만 생성하게 함으로써 프로세스의 메모리 낭비를 방지할 수 있다. 또한, 생성된 객체는 전역성을 띄기 때문에 서로 다른 객체들 간 공유가 가능하다는 장점이 있다.
• 하지만, 싱글톤을 사용함으로써 각 클래스들은 서로에 대한 결합도가 높아져 객체지향 5원칙의 개방-폐쇄 원칙(OCP)에 위배된다는 단점이 있다.

 

싱글톤 패턴 구현 예제

 

• 싱글톤 구현 (1) - 동기화의 문제

public class Singleton1 {
    private static Singleton1 instance = null;
    // 불필요한 메모리 사용을 방지하기 위해 getInstance()를 호출하기 전까지는 null이도록 초기화한다.

    public static Singleton1 getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton1();
        }
        return instance;
    }
}

class Other {
    Singleton1 singletonExam = new Singleton1();
    Singleton1 instance = Singleton1.getInstance();
}

위 코드는 임계 영역이 선언되있지 않기 때문에 서로 다른 쓰레드가 동시에 getInstance()를 호출할 경우, 두 개의 인스턴스가 만들어질 우려가 있다. 이를 Synchronized를 통해 문제를 해결해보자.

 

• 싱글톤 구현 (2) -동기화로 인한 성능 저하의 문제

public class Singleton2 {
    private static Singleton2 instance = null;

    public static synchronized Singleton2 getInstance() { // 쓰레드 동기화
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton2();
        }
        return instance;
    }
}

class Other {
    Singleton2 singletonExam = new Singleton2();
    Singleton2 instance = Singleton2.getInstance();
}

getInstance() 메소드에 임계영역을 걸어주면서, 더 이상 두 개의 인스턴스가 만들어질 걱정은 없다. 하지만, 쓰레드 포스팅에서 설명했다싶이 동기화를 하게 되면 프로세스의 성능 저하에 대한 우려가 있기에 보다 개선된 코드를 살펴보자.

 

• 싱글톤 구현 (3) - 문제 개선 코드

public class Singleton3 {
    private static class InnerClass { // 내부 클래스로 생성 시점의 문제를 해결
        private static final Singleton3 instance = new Singleton3();
    }

    public static Singleton3 getInstance() {
        return InnerClass.instance;
    }
}

class Other {
    Singleton3 singletonExam = new Singleton3();
    Singleton3 instance = Singleton3.getInstance();
}

위 코드는 JVM의 클래스 로드 시점을 고려하여 내부 클래스를 선언함으로써, 쓰레드의 동기화 문제와 동기화로 인한 성능 저하 문제를 동시에 해결한다.

개선된 코드만 보는 것이 아닌 각 코드의 문제점을 기억하고 왜 개선된 코드를 사용해야 하는지를 알아야 한다. 이보다 개선된 코드로 열거형(enum)을 사용하는 코드가 있지만 조금 더 학습 후 올리도록 하겠다.