[디자인패턴] 싱글톤 (Singleton Pattern)

생성패턴 (Creational Pattern)	구조패턴 (Structural Pattern)	행위패턴 (Behavioral Pattern)
- 추상 팩토리 (Abstract Factory) - 팩토리 메소드 (Factory Method) - 프로토타입 (Prototype) - 빌더 (Builder) - 싱글톤 (Singleton)	- 어댑터 (Adapter) - 컴포지트 (Composite) - 브리지 (Bridge) - 데코레이터 (Decorator) - 플라이웨이트 (Flyweight)  - 프록시 (Proxy) - 퍼사드 (Facade)	- 책임 연쇄 (Chain of Responsibility) - 커맨드 (Command) - 인터프리터 (Interpreter) - 이터레이터 (Iterator)  - 미디에이터 (Mediator) - 비지터 (Visitor) - 템플릿 메소드 (Template Method) - 스테이트 (State) - 옵저버 (Observer) - 메멘토 (Memento)

생성패턴 (Creational Pattern)
> 객체 생성에 관련된 패턴
> 객체 생성과 조합을 캡슐화해 유연성 제공

Singleton 패턴?

• 인스턴스가 하나만 생성됨을 보증하는 패턴

 

적용 예제

싱글톤은 클래스 로드와 초기화를 알아야 적용하기 쉽다.

클래스는 언제 로딩되고 초기화되는가? (feat. 싱글톤)

 

1. Eager Initialization

public class EagerSingleton {
    private static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();

    // private constructor
    private EagerSingleton() {
    }

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

• 간단하게 싱글톤 메소드 생성
• 클라이언트에서 사용하지 않아도 생성됨
• getInstance() 메소드 말고 다른 static 메소드 추가해서 호출하면 EagerSingleton 클래스 로드 되면서 인스턴스 생성

2. Lazy Initialization

public class LazyInitializedSingleton {

    private static LazyInitializedSingleton instance;

    private LazyInitializedSingleton(){}

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

• Eager Initialization 단점 보완
• 멀티 쓰레드 환경에서 각 쓰레드마다 instance == null일 경우 쓰레드마다 생성됨

3. Thread-Safe Singleton

public class ThreadSafeSingleton {

    private static ThreadSafeSingleton instance;

    private ThreadSafeSingleton(){}

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

• 인스턴스 생성하는 메소드에 synchronized 추가
• 하나의 쓰레드만 접근 가능하므로 비효율

4. Double-Checked Locking

public static ThreadSafeSingleton getInstanceUsingDoubleLocking(){
    if(instance == null){
        synchronized (ThreadSafeSingleton.class) {
            if(instance == null){
                instance = new ThreadSafeSingleton();
            }
        }
    }
    return instance;
}

• synchronized 앞뒤로 인스턴스 체크 (쓰레드 관련된 부분이라 volatile 키워드를 알면 좋을듯 싶다)

5. Bill pugh Solution

public class BillPughSingleton {

    private BillPughSingleton(){}

    private static class SingletonHelper{
        private static final BillPughSingleton INSTANCE = new BillPughSingleton();
    }

    public static BillPughSingleton getInstance(){
        return SingletonHelper.INSTANCE;
    }
}

• Lazy Loading 가능
• BillPughSingleton 클래스가 로드되더라도 static SingletonHelper 클래스는 로드되지 않음
• 쓰레드 세이프 (클래스 로드되는 시점이 다른 것을 활용한 방법으로 jvm에게 인스턴스 생성 맡기는 느낌)

6. Relection을 활용한 싱글톤 망가뜨리기

    public static void main(String[] args) {
        EagerInitializedSingleton instanceOne = EagerInitializedSingleton.getInstance();
        EagerInitializedSingleton instanceTwo = null;
        try {
            Constructor[] constructors = EagerInitializedSingleton.class.getDeclaredConstructors();
            for (Constructor constructor : constructors) {
                //Below code will destroy the singleton pattern
                constructor.setAccessible(true);
                instanceTwo = (EagerInitializedSingleton) constructor.newInstance();
                break;
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(instanceOne.hashCode());
        System.out.println(instanceTwo.hashCode());
    }

• constructor.setAccessible(true)를 통해서 싱글톤을 망가뜨리고 해당 싱글톤의 private 생성자 메소드 접근 가능
• 싱글톤 클래스 생성자도 접근 가능해졌으므로 여러 인스턴스 생성가능

7. Enum Singleton

public enum EnumSingleton {
    INSTANCE;
    public void someMethod(String param) {
        // some class member
    }
}

• enum이니깐 스레드 세이프
• 직렬화/역직렬화 고민할 필요 없음

 

reference

All About the Singleton - DZone Java

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디자인패턴 - 싱글톤 패턴