이펙티브 자바 3/E - 2장 아이템 3

hygoogi·2020년 3월 3일
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싱글턴(Singleton)이란 인스턴스를 오직 하나만 생성할 수 있는 클래스를 말한다. 단순히 함수를 사용하기 위한 유틸리티 객체나, 로깅 객체, 설계상 유일해야 하는 시스템 컴포넌트를 보통 싱글턴 인스턴스로 관리한다. 그런데 클래스를 싱글턴으로 만들면 이를 사용하는 클라이언트를 테스트하기가 어려워질 수 있다. 인터페이스를 정의하고 그 인터페이스를 구현한 싱글턴이 아니라면, 싱글턴 인스턴스를 Mock 객체로 대체할 수 없기 때문이다.
싱글턴을 만드는 방식은 보통 public static final 필드 방식, 정적 팩터리 방식의 둘 중 하나다. 이 방식 모두 생성자는 private로 감춰두고, 접근할 수 있는 수단으로 public static 멤버를 하나 남겨둔다.

정적 멤버가 public final인 필드 방식

아래는 public static 멤버가 final인 필드 방식이다.

public class Elvis {
   public static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
   private Elvis() { }
   
   public void leaveTheBuilding() {}
}

생성자가 private이고, 이 생성자는 public static final 필드인 INSTANCE 를 초기화할 때 딱 한 번만 호출된다. public이나 protected으로 선언된 생성자가 없으므로, 다른 곳에서 호출될 일이 없다는 것을 보증할 수 있다. *리플렉션 API인 AccessibleObject.setAccessible을 사용해 private 생성자를 호출할 수 있는데, 이는 생성자를 수정하여 두 번 호출되지 못하도록 예외를 던지게 하면 된다.

리플렉션 API는 구체적인 클래스 타입을 알지 못해도, 그 클래스의 메소드, 타입, 변수들을 접근할 수 있도록 해주는 자바 API, 뒤에 나오는 아이템 65에서 다룬다.

이 방식의 가장 큰 장점은 이 클래스가 싱글턴임이 명백히 드러난다는 것이다. final로 선언이 되어있으니 절대 다른 객체를 참조할 수 없다. 간결함 또한 장점으로 다가올 수 있다.

정적 팩터리 방식

이 아래는 이전에 배운 정적 팩터리 메서드 방식으로 public static 멤버를 제공한다.

public class Elvis {
   private static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
   private Elvis() { }
   public static Elvis getInstance() { return INSTANCE; }

   public void leaveTheBuilding() {}
}

getInstance 메서드는 항상 같은 객체의 참조를 반환하므로, 다른 인스턴스는 만들어지지 않는다(리플렉션 API에 대한 예외 처리는 별도).
이 방식의 장점으로는 API를 바꾸지 않고도 싱글턴이 아니게 변경할 수 있다. 단순히 getInstance 내부 구현만 변경하면 되는 것이니 말이다.
두 번째 장점은 정적 팩터리를 제네릭 싱글턴 팩터리로 만들 수 있다는 점이다. 아이템 30에서 다루겠지만, 제네릭 싱글턴 팩터리로 만들면 형변환에 좀 더 유연하게 만들 수 있다.
세 번째 장점은 정적 팩터리의 메서드 참조를 공급자(supplier)로 사용할 수 있다는 점이다. StreamAPI 등을 사용할 때 사용할 수 있을 것이다.
만약 이러한 장점이 필요하지 않다면 앞에서 다룬 정적 final 멤버 방식을 사용해도 좋다.

앞서 알아본 방식으로 만든 싱글턴 클래스를 직렬화하려면, 단순히 Serializable를 implement 하는 것만으로는 부족하다. 모든 인스턴스 필드를 *일시적(transient)이라고 선언하고, *readResolve 메서드를 제공해야 한다. 그렇게 하지 않으면, 직렬화 후 역직렬화시 새로운 인스턴스가 만들어진다. 즉, 싱글턴이 아니게 된다.

일시적(transient)이란 그 필드를 직렬화 대상에서 제외하는 것을 말한다.
관련 링크 : https://nesoy.github.io/articles/2018-06/Java-transient
readResolve 메서드는 역직렬화시 Serializable interface의 ObjectInputStream 메서드에서 사용하게 된다.
관련 링크 : https://docs.oracle.com/javase/8/docs/platform/serialization/spec/input.html#a5903

private Object readResolve() {
   // 만들어 뒀던 Elvis를 반환하고, 역직렬화된 가짜 Elvis는 가비지 컬렉터에 맡긴다.
   return INSTANCE;
}

열거 타입 싱글턴

위의 두 방법 말고도 싱글턴을 만드는 또다른 방법은 바로 열거 타입(enum)을 이용하는 것이다.

public enum Elvis {
   INSTANCE;
   
   public void leaveTheBuilding() { }
}

public 필드 방식과 비슷하지만, 더 간결하고, 추가 노력 없이 직렬화 할 수 있다. 대부분의 상황에서는 이런 열거타입으로 싱글턴을 만드는 것이 가장 좋은 방법이다.
다만 만들려는 싱글턴이 Enum 외의 클래스를 상속해야 한다면, 이 방법은 사용할 수 없다. (인터페이스는 구현할 수 있다.)

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