[Creational Patterns] - Singleton

Lee Jeong Min·2022년 1월 2일

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디자인 패턴

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이 글은 refactoring guru의 - Singleton 부분을 읽고 번역 및 정리한 글입니다.

의도

싱글톤은 클래스에 인스턴스가 하나만 있는 동시에 이 인스턴스에 전역 액세스 지점을 제공할 수 있는 creational desing pattern이다.

싱글톤은 글로벌 변수와 거의 비슷한 장단점을 가지고 있다. 글로벌 변수는 어디에서든 가져다 사용하기 쉽지만, 코드의 모듈성을 깨뜨린다.

문제

싱글톤 패턴은 두 가지 문제를 동시에 해결하지만 단발성 책임원칙을 위반한다.

클래스에 인스턴스가 하나만 존재하게 보증한다. 가장 일반적인 이유는 데이터베이스나 파일과 같은 일부 공유 리소스에 대한 액세스를 제어하기 위함이다.

작동방식은 다음과 같다. 객체를 만들었지만 얼마 후 새로운 객체를 만들기로 결정했다고 상상해보자. 새로 만든 객체를 받는 대신 이미 기존에 만들어둔 객체를 받게 된다.

생성자 호출은 항상 설계에 의해 새로운 객체를 반환해야 하기 때문에 이 동작은 일반 생성자로 구현이 불가능하다.

클라이언트들은 자신이 항상 같은 대상을 사용하고 있다는 사실조차 모를 수도 있다.

해당 인스턴스에 글로벌 액세스 지점을 제공한다. 이러한 전역 변수들은 매우 편리하지만 어떤 코드라도 잠재적으로 그 변수들의 내용을 덮어쓰고 앱을 손상시킬 수 있기 때문에 매우 안전하지 않다.

전역 변수와 마찬가지로 싱글톤 패턴을 사용하면 프로그램의 모든 위치에서 일부 객체에 액세스할 수 있다. 그러나 다른 코드에 의해 해당 인스턴스가 덮어쓰이지 않도록 보호하기도 한다.

해결책

싱글톤의 모든 구현체는 다음의 두가지를 공통으로 가진다.

다른 객체가 싱글톤 클래스와 함게 new 연산자를 사용하지 못하도록 기본 생성자를 비공개로 만든다.
생성자 역할을 하는 정적 생성 메서드를 만든다. 이 메서드는 객체를 생성하고 정적 필드에 저장하기 위해 개인 생성자를 호출한다. 이 메서드에 대한 다음 호출을 모두 캐시된 객체를 반환한다.

코드가 싱글톤 클래스에 액세스 할 수 있는 경우 싱글톤의 정적 메서드를 호출할 수 있다. 그래서 그 메서드가 호출될 때마다 항상 같은 객체가 반환된다.

현실 유사성

정부는 싱글톤 패턴의 훌륭한 예이다. 한 나라는 오직 하나의 공식적인 정부만 가질 수 있다. 정부를 구성하는 개인의 신원과 상관없이 'X의 정부'라는 호칭은 담당자들의 집단을 식별하는 글로벌 접근 지점이다.

구조

싱글톤 클래스는 자체 클래스의 동일한 인스턴스를 반환하는 정적 메서드 getInstance를 선언한다.

싱글톤의 생성자는 클라이언트 코드로부터 숨겨져야 한다. 싱글톤 객체를 가져오는 유일한 방법은 getInstance 메서드를 호출하는 것이다.

적용가능성

프로그램의 클래스가 모든 클라이언트에서 사용할 수 있는 단일 인스턴스만 있어야 할 경우 Singleton 패턴을 사용한다.
전역 변수를 보다 엄격하게 제어해야하는 경우 Singleton 패턴을 사용한다.

장단점

장점

클래스에 인스턴스가 하나만 있는지 확인할 수 있다.
해당 인스턴스에 대한 전역 액세스 지점을 얻을 수 있다.
싱글톤 객체는 처음 요청될 때만 초기화된다.

단점

단일 책임 원칙을 위반한다.
싱글톤 패턴은 프로그램의 구성 요소들이 서로에 대해 너무 많이 알고 있을 때 나쁜 디자인을 가리게 만드는 원인이 될 수 있다.
여러 스레드가 싱글톤 객체를 여러 번 만들지 않도록 패턴은 멀티스레드 환경과 같은 특별한 환경을 필요로 한다.
많은 테스트 프레임워크가 모의 객체를 만들 때 상속에 의존하기 때문에 싱글톤의 클라이언트 코드를 유닛 테스트 하는 것은 어려울 수 있다. 싱글톤 클래스의 생성자는 비공개이고 정적 메서드를 재정의하는 것은 대부분의 언어에서 불가능하는 것도 문제가 될 수 있다.

Singleton in TypeScript

TypeScript의 패턴 사용

복잡도: ★☆☆

인기: ★★☆

사용 예: 많은 개발자들이 싱글톤을 안티패턴으로 간주한다. 이것이 타입스크립트에서 사용률이 감소하는 이유이다.

식별: 싱글톤은 동일한 캐시된 객체를 반환하는 정적 생성 방법으로 인식될 수 있다.

index.ts

// 싱글톤 클래스는 getInstance 메서드를 정의하여 클라이언트가
// 유일한 싱글톤 인스턴스에 접근할 수 있도록 한다.
class Singleton {
  private static instance: Singleton;

  // 싱글톤의 생성자는 `new`연산자로 호출되어 직접적으로 생성되는 것을
  // 막기 위해 항상 private 이어야 한다.
  private constructor() {}

  // 정적 메서드는 싱글톤 인스턴스에 대한 접근을 제어한다.
  public static getInstance(): Singleton {
    if (!Singleton.instance) {
      Singleton.instance = new Singleton();
    }

    return Singleton.instance;
  }

  public someBusinessLogic() {}
}

function clientCode() {
  const s1 = Singleton.getInstance();
  const s2 = Singleton.getInstance();

  if (s1 === s2) {
    console.log('Singleton works, both variables contain the same instance.');
  } else {
    console.log('Singleton failed, variables contain different instances.');
  }
}

clientCode();