싱글턴 패턴(Singleton pattern)

싱글턴 패턴이란?

전역 변수를 사용하지 않고 객체를 하나만 생성하도록 하여, 생성된 객체를 어디에서든지 참조할 수 있도록 하는 디자인 패턴입니다.

 

Singleton class는 하나의 인스턴스만을 생성하는 책임이 있으며 getInstance() 같은 메서드를 통해 모든 클라이언트에게 동일한 인스턴스를 반환하는 작업을 수행합니다.

 

싱글턴 패턴의 필요성

싱글턴 패턴은 오직 하나의 인스턴스만 생성하기 때문에 메모리 낭비를 방지할 수 있습니다.

 

그리고 여러 스레드가 동시에 해당 인스턴스를 공유하여 사용하게끔 할 수 있으므로, 요청이 많은 곳에서 사용하면 효율을 높일 수 있습니다.

 

싱글턴 만드는 방법 (Java 8)

1. public static final 방식

public class Singleton {
    public static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

    private Singleton() {
    }
}

이 방법은 static 영역이 로딩될 때 딱 1번만 호출되기 때문에 전체 시스템에서 하나뿐임을 보장하며, Thread-safe 합니다. 즉, 정적 바인딩(static binding)을 통해 해당 인스턴스를 메모리에 등록해서 사용합니다.

 

final 이기 때문에 절대로 다른 객체를 참조할 수 없으며, 굉장히 간결합니다.

 

싱글턴 클래스를 보면 private 기본 생성자가 있습니다. 해당 생성자를 만든 이유는 클래스에 정의된 생성자가 하나도 없을 경우, 컴파일러는 자동적으로 기본 생성자를 추가하기 때문입니다.

 

2. 정적 팩터리 방식 (Eager Loading)

public class Singleton {
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

이 방법은 정적 팩터리 메서드를 public static 멤버로 제공합니다. 정적 팩터리 메서드로 항상 같은 객체의 참조를 반환하므로 싱글턴을 보장해줍니다. 그리고 첫 번째 방식과 마찬가지로 Thread-safe 합니다.

 

이 방밥은 첫 번째 방식에 비해 API 변경에 매우 유연하고, 메서드 레퍼런스로 Singleton::getInstance 처럼 사용이 가능합니다.

 

3. 정적 팩터리 방식 (Lazy Loading)

public class Singleton {
    private static Singleton INSTANCE;

    private Singleton() {
    }

    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (INSTANCE == null) {
            INSTANCE = new Singleton();
        }
        return INSTANCE;
    }
}

이 방법은 컴파일 시점에 인스턴스를 생성하는 것이 아니라, 인스턴스가 필요한 시점에 인스턴스를 생성합니다. 즉, 동적 바인딩(dynamic binding)을 통해 인스턴스를 생성하는 방식입니다.

 

Lazy Loading 방식은 Thread-safe하지 않기 때문에 synchronized 키워드를 사용해 Thread-safe 하게 만들었습니다.

하지만 synchronized키워드를 사용하면 성능이 매우 떨어집니다.

 

4. 정적 팩터리 방식 (Lazy Loading, 성능 저하 완화)

public class Singleton {
    private volatile static Singleton INSTANCE;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (INSTANCE == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (INSTANCE == null) {
                    INSTANCE = new Singleton();
                }
            }
        }
        return INSTANCE;
    }
}

이 방법은 동기화 블럭 방식을 개선한 DCL(Double Checking Locking) 방식입니다. 인스턴스가 생성되지 않은 경우에만 synchronized가 실행되게 구현하는 방식입니다.

 

5. Enum 방식

public enum Singleton3 {
    INSTANCE;
}

이 방법은 첫 번째 방법과 비슷하지만, 더 간결합니다. 원소가 하나 뿐인 열거 타입의 싱글턴을 만드는 가장 좋은 방법입니다.

 

주의할 점으로 만들려는 싱글턴이 Enum외의 클래스를 상속해야 한다면 사용할 수 없습니다.