JAVA) 이 클래스 단비꺼야! 싱글톤 패턴이란

백준우·2022년 12월 29일

Java

Java & Spring

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1. 싱글톤 패턴

싱글톤 패턴이란?
예시코드

들어가면서

저번에 클래스에 대해 공부를 하다가 그럼 항상 클래스를 만들어 사용하면 그것또한 메모리에 비용이 소비되지 않을까라는 생각을 했다.
이러한 생각을 이미 고려한 JAVA는 싱글톤 패턴이란 방법을 이미 사용하고 있었다;;
자주사용하지는 않을것 같지만 프로젝트를 진행하면서 자주쓰이는 클래스는 인스턴스로 무분별한 남발보단 싱글톤 패턴을 고려해 봐야겠다.

1. 추상클래스

싱글톤 패턴이란?
1) 어떠한 클래스가 최초한번만 메모리에 할당되고 그 메모리를 인스턴스로 만들어 재사용할 수 있는 패턴이다.
2) 하나의 인스턴스를 메모리에 등록하고 여러쓰리드에서 동시에 공유해서 사용할 수 있는 방법이다.
3) 주희할 점은 싱글톤 패턴을 만들땐 동시성에대해 주의를 고려해야한다.
- 싱글톤 패턴의 장점
  1) 고정된 메모리 영역을 얻으면서 한번의 new 인스턴스만 사용하기 떄문에 메모리 낭비를 방지할 수 있다. / 인스턴스 생성시간을 줄일 수 있다.
  2) 싱글톤 패턴으로 만들어진 인스턴스는 전역이기 때문에 다른 클래스인 인스턴스들과 데이터 공유가 쉽다.
  3) 인스턴스가 한개만 존재하는것을 보증할 수 있다.
- 싱글톤 패턴의 단점
  1) 싱글톤 패턴을 구현하려면 코드자체가 많이 필요하다.
  2) 테스트가 힘들다. / 데이터를 공유하기 때문에 격리된 환경에서 수행되는 테스트가 온전히 수행되긴 힘들다
  3) 자식클래스를 만들 수 없고, 메서드를 수정하는 등이 제한되어 유연성이 많이 떨어진다.
예시코드

// 싱글톤 패턴 객체 선언
public class Car {
	
    private static Car instance;
    
	private Car() { } // 생성자를 private로 선언해서 외부의 접근을 제한한다.
	
    public static Car getInstance() {
    	if(instance == null) {
        	instance = new Car(); // instance가 없으면 static으로 Car를 선언한다.
        }
    	return instance; // 외부에서 클래스에 접근할 수 있는 getInstance메서드를 만든다. 
    }
    
    public void say() {
    	System.out.println("test Single");
    }
}

// 싱글톤 패턴 접근 
public class Test {
   public static void main(String[] args) {
          Car singleton1 = Car.getInstance();
          Car singleton2 = Car.getInstance();

          System.out.println(singleton1); // ch01.Car@5eb5c224
          System.out.println(singleton2); // ch01.Car@5eb5c224
      }
}

TIP ) 싱글톤패턴을 사용할때 데이터의 일관성의 문제란?

// 싱글톤 패턴 객체 선언
public class Car {
	
    private static Car instance;
   	private static int num = 0; // 안에 변수를 설정하게 될경우 
    
	private Car() { } // 생성자를 private로 선언해서 외부의 접근을 제한한다.
	
    public static Car getInstance() {
    	if(instance == null) {
        	instance = new Car(); // instance가 없으면 static으로 Car를 선언한다.
        }
    	return instance; // 외부에서 클래스에 접근할 수 있는 getInstance메서드를 만든다. 
    }
    
    public void count() {
    	 num++;
    }
}

외부에서 각기다른 스레드에서 위 count메소드를 사용하면 num의 데이터가 일관성있게 흘러가지 않는다.
위의 방법을 해결하기 위해선 2가지 방법을 적용할 수 있다.

정적 변수선언에서 인스턴스 생성

public class Car {
	
    private static Car instance = new Car(); // 초기에 인스턴스를 생성하게 된다면 다른 객체들은 getInstance를 통해 하나의 인스턴스를 공유할 수 있다.
    
	private Car() { } // 생성자를 private로 선언해서 외부의 접근을 제한한다.
	
    public static Car getInstance() {
    	return instance; // 외부에서 클래스에 접근할 수 있는 getInstance메서드를 만든다. 
    }
    
    public void say() {
    	System.out.println("test Single");
    }
}

synchrozied의 사용

public class Car {
	
    private static Car instance; 
    
	private Car() { } // 생성자를 private로 선언해서 외부의 접근을 제한한다.
	
    public static synchronzied Car getInstance() { // synchronzied를 적용하면 해결이 되지만 해당 방법은 성능 저하가 발생할 것이다.
    	if(instance == null) {
        	instance = new Car(); 
        }
    	return instance; // 외부에서 클래스에 접근할 수 있는 getInstance메서드를 만든다. 
    }
    
    public void say() {
    	System.out.println("test Single");
    }
}