싱글톤(Singleton) 패턴

1. 싱글톤 패턴이란?

 

애플리케이션이 시작될 때, 어떤 클래스가 최초 한 번만 메모리를 할당(static)하고 해당 메모리에 인스턴스를 만들어 사용하는 패턴입니다. 정리하자면, '하나'의 인스턴스만 생성하여 사용합니다.

 

싱글톤 패턴 구현 방법에는 여러가지가 있지만, 객체를 미리 생성하고 가져오는 가장 단순하고 안전한 방법을 사용한 코드입니다.

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");
    }
}

 

2. 싱글톤 패턴 사용 이유

메모리 측면에서 이점이 있습니다. 최초 한번의 new 연산자를 통해서 고정된 메모리 영역을 사용하기 때문에 추후 해당 객체에 접근할 때 메모리 낭비를 방지할 수 있습니다. 뿐만 아니라 이미 생성된 인스턴스를 활용하니 속도 측면에서도 이점이 있다고 볼 수 있습니다.

또 다른 이점으로는 다른 클래스 간에 데이터 공유가 쉽다는 것입니다. 싱글톤 인스턴스가 전역으로 사용되는 인스턴스이기 때문에 다른 클래스의 인스턴스들이 접근하여 사용할 수 있습니다.

하지만 여러 클래스의 인스턴스에서 싱글톤 인스턴스의 데이터에 동시에 접근하게 되면 동시성 문제가 발생할 수 있으니 이점을 유의해서 설계하는 것이 좋습니다.

 

3. 싱글톤 패턴의 문제점

먼저 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 필요합니다. 앞서 소개한 구현 방법외에도 정적 팩토리 메서드에서 객체 생성을 확인하고 생성자를 호출하는 경우에 멀티스레딩 환경에서 발생할 수 있는 동시성 문제 해결을 위해 syncronized 키워드를 사용해야 합니다.

두 번째는 테스트하기 어렵다는 점입니다. 싱글톤 인스턴스는 자원을 공유하고 있기 때문에 테스트가 결정적으로 격리된 환경에서 수행되려면 매번 인스턴스의 상태를 초기화시켜주어야 합니다. 그렇지 않으면 어플리케이션 전역에서 상태를 공유하기 때문에 테스트가 온전하게 수행되지 못합니다.

세 번째로는 의존 관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존하게 됩니다. new 키워드를 직접 사용하여 클래스 안에서 객체를 생성하고 있으므로, 이는 SOLID 원칙 중 DIP를 위반하게 되고 OCP 원칙 또한 위반할 가능성이 높습니다.

네 번째로는 객체 지향 설계 원칙 중에 개방-폐쇄 원칙이라는 것이 존재하는데 만약 싱글톤 인스턴스가 혼자 너무 많은 일을 하거나, 많은 데이터를 공유시키면 다른 클래스 간의 결합도가 높아져 원칙에 위배 됩니다. 결합도가 높아지게 되면 유지보수가 힘들다는 단점이 있습니다.

 

이외에도 자식클래스를 만들수 없다는 점과, 내부 상태를 변경하기 어렵다는 점 등 여러가지 문제들이 존재합니다. 결과적으로 이러한 문제들을 안고있는 싱글톤 패턴은 유연성이 많이 떨어지는 패턴이라고 할 수 있습니다.

 

4. 어디서 사용하나요?

주로 공통된 객체를 여러개 생성해서 사용해야하는 상황에서 많이 사용 됩니다. 또한 인스턴스가 절대적으로 한 개만 존재하는 것을 보증하고 싶을 때 사용합니다.

ex. DB 커넥션풀, 스레드풀, 캐시, 로그 기록 객체 등

 

5. 결론

오직 한 개의 인스턴스 생성을 보증하여 효율을 찾을 수 있지만 그에 수반되는 문제점도 많습니다. 단독으로 사용한다면 객체 지향에 위반되는 사례가 많아 스프링 컨테이너와 같은 프레임워크의 도움을 받으면 문제점을 보완하면서 장점도 누릴 수 있습니다. 프레임워크 도움 없이 싱글톤 패턴을 적용하고 싶다면 장·단점의 trade-off를 잘 고려하여 사용하면 좋을 것 같습니다.

 

출처

https://tecoble.techcourse.co.kr/post/2020-11-07-singleton/

싱글톤(Singleton) 패턴이란?