[디자인 패턴] 자바의 싱글톤 패턴 (static)

싱글톤 패턴(Singleton Pattern)

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하나의 클래스에 오직 하나의 인스턴스만 가지는 패턴으로, 보통 데이터베이스 연결 모듈(DBCP, DataBase Connection Pool)에 많이 사용된다. 하나의 인스턴스를 만들어 놓고 해당 인스턴스를 다른 모듈들이 공유하며 사용하기 때문에  인스턴스를 생성할 때 드는 비용이 줄어드는 장점이 있고, 반대로 의존성이 높아진다는 단점이 있다.

 

자바에서 static 키워드를 사용하면 오직 하나의 인스턴스를 사용하는 싱글톤 패턴이 된다.

class Singleton{
    private static class singleInstanceHolder{
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        return singleInstanceHolder.INSTANCE;
    }
}

public class HelloSingleton {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton a = Singleton.getInstance();
        Singleton b = Singleton.getInstance();

        System.out.println(a.hashCode());
        System.out.println(b.hashCode());

        if(a==b) System.out.println(true);
    }
}

// result
1018547642
1018547642
true

참고로 스프링의 Bean은 기본적으로 싱글톤 형식을 띄고 있다.

 

싱글톤 패턴의 장점

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1. 메모리 관리

최초 한번의 new 연산자를 통해 고정된 메모리 영역을 사용하기 때문에 추후 해당 객체에 접근할 때 메모리 낭비를 방지할 수 있다.

또한 이미 생성된 인스턴스를 활용함으로 재사용시 속도 측면에서도 이점이 있다.

 

2. 데이터 공유

싱글톤 인스턴스는 전역으로 사용되기 때문에 다른 클래스에서 인스턴스의 접근하여 사용할 수 있어 데이터 공유가 수월하다.

 

 

싱글톤 패턴의 단점

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1. 성능저하

동시성 문제해결을 위한 synchronzied 사용 시 Thread-safe 보장을 위한 성능 저하 발생한다.

스레드 안전(Thread-safe) :  멀티 스레드 프로그래밍에서 일반적으로 어떤 함수나 변수, 혹은 객체가 여러 스레드로부터 동시에 접근이 이루어져도 프로그램의 실행에 문제가 없음을 뜻함

 

2. 테스트 코드 작성

싱글톤 패턴은 TDD(Test Driven Development)를 할 때 걸림돌이 된다.

TDD를 할 때 단위 테스트를 주로 하는데, 단위 테스트는 테스트가 서로 독립적이어야 하며 테스트를 어떤 순서로든 실행할 수 있어야 한다.

하지만 싱글톤 패턴은 미리 생성된 하나의 인스턴스를 기반으로 구현하는 패턴이므로 각 테스트마다 독립적인 인스턴스를 만들기가 어렵다.

 

싱글톤 패턴은 사용하기가 쉽고 실용적이지만 모듈 간의 결합을 강하게 만들 수 있다는 단점이 있다.

이때 의존성 주입(DI, Depnedency Injection)을 통해 모듈간의 결합을 조금 더 느슨하게 만들어 해결할 수 있다.

 

// TODO 스프링의 3가지 의존성 주입 방법

 

 

Reference

https://thebook.io/080326/ch01/01/01-01/

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