[디자인 패턴] Singleton패턴

인스턴스가 하나만 존재하는 것을 보증하는 패턴을 Singleton 패턴이라고 부른다.

• 요소가 하나뿐인 집합

시스템 안에 1개만 존재한다는 것을 프로그램으로 표현하고 싶을 때

• 컴퓨터 시스템 전체를 표현한 클래스
• 현재 시스템 설정을 표현할 클래스 혹은 각종 상수 등

프로그래머가 주의를 기울여서 new MyClass()를 한 번만 실행해 인스턴스를 하나만 생성하는 방법이 있지만

-지정한 클래스의 인스턴스가 반드시 1개만 존재한다는 것을 보증하고 싶을 때
-인스턴스가 하나만 존재한다는 것을 프로그램 상에서 표현하고 싶을 때

이름	설명
Singleton	인스턴스가 하나만 존재하는 클래스
Main	동작 테스트용 클래스

 

클래스 다이어그램

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Singleton 클래스

• 인스턴스를 하나만 만들 수 있다.
  • static 필드(클래스 변수)로 정의되고 Singleton 클래스의 인스턴스에서 초기화한다.
  • 초기화는 Singleton 클래스를 로드할 때 한 번만 실행된다.
• Singleton 클래스의 생성자는 private되어 있다.
  • Singleton 클래스 외부에서 생성자 호출을 금지하기 위해서이다.

new Singleton()

• 위에 코드가 이 클래스 외부에 있어도 컴파일할 때 에러가 발생한다.
• Singleton 패턴은 프로그래머가 어떤 실수를 하더라도 인스턴스가 하나만 생성되는 것을 보증하는 패턴이다.
  • 보증을 위해서 생성자를 private로 해 두는 것이다.
• Singleton 클래스의 유일한 인스턴스를 얻는 메서드로 getInstance가 제공된다.
  • Got Factory Method 패턴과는 다른 인스턴스 생성을 위한 클래스 메서드인 static Factory Method
  • 유일한 인스턴스를 얻기 위한 메서드이다.

public class Singleton {
    private static Singleton singleton = new Singleton();
    private Singleton(){
        System.out.println("인스턴스를 생성했습니다.");
    }
    
    public static Singleton getInstance(){
        return singleton;
    }
}

 

Main 클래스 - Singleton 클래스를 이용하는 클래스

Singleton 클래스의 getInstance 메서드를 사용해 Singleton 인스턴스를 얻는다.

public class SingleMain {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Start");
        Singleton obj1 = Singleton.getInstance();
        Singleton obj2 = Singleton.getInstance();
        if (obj1 == obj2){
            System.out.println("obj1과 obj2는 같은 인스턴스 입니다.");
        } else {
            System.out.println("obj1과 obj2는 다른 인스턴스 입니다.");
        }
        System.out.println("End.");
    }
}
/* 출력
	Start
	인스턴스를 생성했습니다.
	obj1과 obj2는 같은 인스턴스 입니다.
	End.
*/

• 조건문 obj1 == obj2를 통해서 같은 인스턴스가 얻어지는지 확인했다.

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왜 제한이 필요가 있을까?

Singleton 패턴에서는 인스턴스 수를 제한하고 있다.

• 제한을 둔다는 것은 전체 조건을 늘린다는 뜻이다.
• 인스턴스가 여러 개 존재하면 인스턴스가 서로 영향을 미쳐 뜻밖의 버그를 만들 수 있다.
• 인스턴스가 하나뿐이라는 보장이 있다면 그 전체 조건 하에서 프로그래밍을 할 수 있다.

유일한 인스턴스는 언제 생성되는가?

• 프로그래밍 실행 후 처음 getInstance 메서드를 호출할 때 Singleton 클래스가 초기화 된다.
  • 이 때 static 필드가 초기화되며 유일한 인스턴스가 만들어진다.

enum을 이용한 Singleton

enum의 요소는 상수로서 인스턴스의 유일성을 보증받는다.

• java.time.Month.APRIL은 달력의 4월을 나타내는 인스턴스이자 시스템에서 유일한 인스턴스이다.
  • 요소를 하나만 가지는 enum을 이용하여 다음과 같이 Singleton 패턴을 구현할 수 있다.

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void hello(){
        System.out.println("hello is called");
    }
}

• 유일한 인스턴스에는 Singleton.INSTANCE라는 식으로 엑세스할 수 있다.
• hello 메서드를 호출하는 구문은

Singleton.INSTANCE.hello();

 

관련 패턴

Abstract Factory 패턴

Builder 패턴

Facada 패턴

Flyweight 패턴

Prototype 패턴

State 패턴