Review: 소프트웨어 개발의 지혜 - 16장_SINGLETON 및 MONOSTATE 패턴

클래스와 인스턴스의 관계

종종 클래스와 인스턴스는 1:N 관계를 가진다. 그리고 인스턴스는 애플리케이션보다 짧은 라이프사이클을 가지며 생성되고 소멸되기를 반복한다.

하지만 단 하나의 인스턴스만을 가져야 하는 클래스도 있다. 팩토리 클래스 혹은 매니저 클래스 등이 그 예시인데, 이러한 클래스들은 애플리케이션이 시작했을 때 단 하나의 인스턴스가 출현하여 애플리케이션이 끝날 때 함께 사라져야 한다. 이러한 클래스의 인스턴스가 한 어플리케이션 내에서 여러 개가 만들어진다면 팩토리로 만드는 객체들에 대한 사무적인 제어가 불가능해지며, 둘 이상의 관리자가 있으면 순차적으로 하려고 했던 동작은 동시에 일어나게 될 것이다.

SINGLETON

SINGLETON 패턴은 아주 단순한 패턴으로, 보통 아래와 같은 방식으로 구현된다.

public class Singleton {
    private static Singleton theInstance = null;
    private Singleton() {
        ...
    }
    public static Singleton Instance() {
        if (theInstance == null) {
            theInstance = new Singleton();
        }
        return theInstance;
    }   
}

SINGLETON이 주는 이점

• 어떤 클래스에도 쉽게 SINGLETON 패턴을 적용할 수 있다.
• 아무 기반 클래스에서 SINGLETON인 클래스를 파생시킬 수 있다.
• lazy evaluation : 만약 SINGLETON이 사용되지 않는다면 생성조차 되지 않는다.

SINGLETON의 비용

• 인스턴스의 소멸이 정의되어 있지 않다.
• 상속되지 않는다. (SINGLETON 객체를 상속하는 객체는 SINGLETON이 아니다.)
• 비효율성 (Instance를 호출할 때마다 if 문을 거쳐야 한다.)
• 비투명성 (SINGLETON 객체의 호출자는 instance 메소드를 호출해야 하기 때문에 사실 SINGLETON 패턴의 사용에 대해 알고 있음)

MONOSTATE

SINGLETON 패턴은 클래스의 인스턴스를 오직 하나만 만드는 패턴이었다면, MONOSTATE 패턴은 어떤 클래스의 모든 인스턴스가 하나인 것처럼 동작하게 만드는 패턴이다. 이 패턴의 구현은 아래와 같이 이루어진다.

public class Monostate {
    private static int itsX = 0;
    public Monostate() {
        ...
    } 
    public void setItsX(int x) {
        itsX = x;
    }
    public int getItsX() {
        return itsX;
    }
}

어떤 클래스에 존재하는 멤버 변수는 곧 클래스의 상태라고 할 수 있다. MONOSTATE 패턴은 객체의 멤버 변수로 static한 변수만을 두어 모든 인스턴스가 단 하나의 상태를 공유하도록 한다.

SINGLETON VS MONOSTATE

명심해야할 두 패턴의 차이점은 '동작 대 구조'의 차이라는 것이다. SINGLETON은 구조적인 측면에서 단일성 있는 구조를 강제하는 반면, MONOSTATE는 클래스에 구조적인 제약을 부여하지는 않지만 단일성 있는 동작을 강제한다.

MONOSTATE가 주는 이점

• 투명성 (MONOSTATE 객체의 사용자는 이 객체가 MONOSTATE 객체라는 것을 알 필요가 없다.)
• 파생 가능성 (MONOSTATE 객체의 파생 클래스는 MONOSTATE이다.)
• 다형성 (MONOSTATE의 메소드는 정적이 아니기 때문에 이 클래스의 파생 클래스는 다형성을 가질 수 있다.)
• 잘 정의된 생성과 소멸

MONOSTATE의 비용

• 변환 불가 (MONOSTATE가 아닌 클래스를 상속하여 MONOSTATE를 만들 수 없음)
• 여러번의 생성과 소멸을 겪을 수 있는 만큼 비용을 수반한다.
• MONOSTATE의 변수는 MONOSTATE가 사용되지 않는다고 해도 공간을 차지함.