[Python] Singleton Pattern

미남잉·5일 전

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Singleton 패턴 정리

1. Singleton 패턴이란?

Singleton 패턴은 클래스의 인스턴스를 하나만 생성하고, 그 인스턴스에 전역적으로 접근할 수 있도록 보장하는 디자인 패턴이다.

주로 다음과 같은 경우에 사용된다:

설정 정보를 전역으로 관리할 때
데이터베이스 연결을 하나만 유지하고 싶을 때
로그 기록 객체를 공유하고 싶을 때

2. 언제 사용하나?

A. 인스턴스를 반복적으로 생성하지 않아야 할 경우
B. 여러 곳에서 동일한 인스턴스를 공유해야 할 경우
C. 시스템 자원(예: DB 연결)을 효율적으로 관리해야 할 경우

3. Python 코드 구현

from abc import ABCMeta, abstractstaticmethod

# 1. 인터페이스 정의 (추상 클래스)
class IPerson(metaclass=ABCMeta):
    @abstractstaticmethod
    def print_data():
        """ implement in child class """

class PersonSingleton(IPerson):
    __instance = None  # 인스턴스를 저장할 클래스 변수

    @staticmethod
    def get_instance():
        if PersonSingleton.__instance is None:
            PersonSingleton("Default Name", 0)
        return PersonSingleton.__instance

    def __init__(self, name, age):
        if PersonSingleton.__instance is not None:
            raise Exception("Singleton cannot be instantiated more than once!")
        else:
            self.name = name
            self.age = age
            PersonSingleton.__instance = self

    @staticmethod
    def print_data():
        print(f"Name: {PersonSingleton.__instance.name}, Age: {PersonSingleton.__instance.age}")

IPerson은 추상 클래스로, 자식 클래스가 반드시 print_data()를 구현하도록 강제한다.
__instance는 클래스 스코프의 변수이며, 외부에서는 직접 접근할 수 없다.
get_instance()는 인스턴스를 외부에서 접근할 수 있도록 제공하며,
인스턴스가 없다면 기본 값으로 생성한다.
생성자에서는 기존에 인스턴스가 있는 경우 예외를 발생시켜, 중복 생성을 방지한다.
인스턴스가 없다면, self를 __instance에 저장한다.
print_data()는 싱글톤 인스턴스의 데이터를 출력하는 정적 메서드이다.

4. 사용 예시

# 첫 번째 인스턴스 생성
p = PersonSingleton("Mike", 30)
print(p)
p.print_data()

# 두 번째 인스턴스 생성 시도 → 예외 발생
p2 = PersonSingleton("Bob", 25)

"Mike", 30"을 전달해 인스턴스를 생성
인스턴스 정보 출력
두 번째 인스턴스 생성 시도에서 이미 인스턴스가 생성되어 있기 때문에 예외가 발생

결과

<__main__.PersonSingleton object at 0x...>
Name: Mike, Age: 30

Traceback (most recent call last):
  ...
Exception: Singleton cannot be instantiated more than once!

5. 주요 포인트 요약

항목	설명
목적	하나의 인스턴스만 유지
인스턴스 접근	get_instance() 메서드
생성 제한 방식	생성자에서 예외 처리
활용 예시	설정, 로그, DB 연결 등
유의 사항	멀티스레드 환경에서는 추가 처리 필요

6. 다른 디자인 패턴과의 차이점

Singleton vs Factory vs Proxy

패턴 이름	목적	특징
Singleton	인스턴스를 하나만 유지	전역 공유 객체
Factory	객체 생성을 서브클래스에 위임	유연한 객체 생성 구조
Proxy	객체 접근을 제어하거나 대리 수행	접근 제어, 로깅, 캐싱, 지연 로딩 등