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싱글턴(singletone)이란 인스턴스를 오직 하나만 생성할 수 있는 클래스를 말한다.[Gamma95]

Motivation

클래스별로 유일한 인스턴스를 보장하는 것이 중요한 경우가 있다. 싱글톤은 리소스의 관리를 중앙화해서 access point를 딱 하나만 제공하는 역할을 한다.

싱글톤 패턴은 가장 간단한 디자인 패턴중 하나이다.

퍼블릭 생성자를 막자. 그리고 딱하나만 만들고 그것을 주면된다.

Intent

인스턴스를 딱하나만 만들기

global access point를 딱하나만 제공하기

Implementation

싱글톤을 구현하는 가장 간단한 방법

1. 생성자를 private으로 감추기 2. public static 멤버를 통해 딱하나만 생성한 인스턴스 제공하기


// Thread Unsafe, Lazy Initilization
class Singleton {
	private static Singleton instance;

	private Singleton() {
		...
	}
	
	public static Singleton getInstance(){

		if (instance == null)
			instance = new Singleton();

		return instance;
	}
	
	...
	
	public void doSomething()
	{
		...
	}

Examples

로거 클래스

설정 클래스

팩토리 클래스

java.lang.Runtime#getRuntime()

java.lang.System#getSecurityManager()

Specific Issues

Thread-safe implementation

Early instantiation using implementation with static field


//Early instantiation using implementation with static field.
class Singleton
{
	private static final Singleton instance = new Singleton();

	private Singleton(){}

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

Lazy instantiation using double chekced locking mechanism.


//Lazy instantiation using double chekced locking mechanism.
class Singleton
{
	private static volatile Singleton instance; 
  //자바 1.4이하의 메모리 관리 기술도 이해해야함

	private Singleton(){ }

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

		return instance;
	}
}

Protected constructor

간단히 싱글톤으로 만들려면 private 생성자를 쓰면된다.

근데 private 생성자만 쓰면 상속을 할 수 없다. 그렇다고 public을 쓰면 싱글톤을 보장 할 수 없다.

그래서 절충안으로 protected 생성자를 쓰게되면 한가지 단점이 있다.

같은 패키지에서 생성자 호출 가능 → 싱글톤 만을위한 패키지를 만들어 해결 가능

Serialization

싱글턴 클래스를 직렬화하려면 Serializable을 구현한다고 선언하는 것만으로는 부족하다.

모든 인스턴스 필드를 일시적 (transient)라고 선언하고

readResolve 메서드를 제공해야 한다.

이렇게 하지 않으면 직렬화된 인스턴스를 역직렬화할 때마다 새로운 인스턴스가 생성된다.

Reflection 공격

권한이 있는 사용자는 AccessibleObject.setAccesible을 사용해 private 생성자를 호출할 수 있음

생성자를 수정해서 두번 째 객체가 생성되려 할 때 예외를 던지게 하여 방어 할 수 있음

Stateless

특정 클라이언트에 의존적인 필드가 있으면 안된다.

특정 클라이언트가 값을 변경할 수 있는 필드가 있으면 안된다!

가급적 읽기만 가능해야 한다.

필드 대신에 자바에서 공유되지 않는, 지역변수, 파라미터, ThreadLocal 등을 사용해야 한다.

인스턴스 제공 멤버로 필드 vs 메서드

필드

명확하다.

간결하다.

메서드

API의 변경없이 생성 정책을 변경할 수 있다.

e.g.) 완전 싱글턴 → 쓰레드별로 인스턴스 제공 (see also - ThreadLocal)

static factory method → generic singletone factory로 변경가능

Method Reference 활용 가능

e.g.) Elvis::getinstance 를 Supplier<Elvis>로 활용

세 번째 방법은 원소가 하나인 열거 타입을 선언하는 것


public enum Elvis {
	INSTANCE;
}

더 간결함

직렬화, 리플렉션 관련 이슈 없음

대상 싱글턴 객체가 Enum 외의 클래스를 상속해야하는 경우 사용할 수 없음

대부분의 상황에서는 가장 좋은 방법이다.

네 번째 방법은 static inner 클래스 사용하기

(Bill Pugh Solution)


//inner static  class 활용
class Singleton
{
	private Singleton() {}

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

	public static Singleton getInstance() {
			return SingletonHolder.Instance;
	}
}

Reference)

refactoring-guru - Singleton

oodesign.com - Singleton

JournalDev - Java Singleton Design Pattern Best Practices with Examples

이펙티브 자바 Effective Java 3/E