👍개념
어떻게 하면 유지보수성이 높은 코드를 잘 짤 수 있을까 에 대한 고민은 개발자들이라면 당연히 고민해볼것이다.
이때 여러가지 패턴을 통해서 이러한 고민을 해결할 수 있는 것이 바로 디자인 패턴이다.
기본적으로 디자인 패턴은 객체지향의 4대 원칙인 캡슐화 다형성 상속 추상화를 이용하며, SOLID원칙을 지키는 방향으로 문제를 해결한다.
디자인 패턴을 이용하면 다음과 같은 장점이 있다.
- 유지보수성: 각 기능의 모듈들의 응집성을 올리고 결합도를 낮춰서, 기능 수정 시, 다른 기능까지 수정해야 하는 파급효과를 줄일 수 있다.
- 확장성: 기능을 확장시에 기존의 기능을 많이 변경하지 않고, 추가가 가능하다.
- 가독성: 관련이 있는 기능들 끼리만 모여져 있으므로, 가독성이 뛰어나다.
- 재사용성: 일종의 패턴을 이용해서 문제를 해결하는 것이므로, 유사한 상황 시에, 코드를 재사용해서 문제를 해결할 수 있다.
🖥️분류
디자인 패턴에는 크게 생성,구조,행위 패턴이 존재한다.
생성 패턴
이름 그대로 객체나 인스턴스, 인터페이스를 생성 하는 패턴이다.
- SingleTon
- Factory Method
- Abstract Factory
- Builder
- Prototype
구조 패턴
유지 보수성을 위해서 기존의 구조를 변경하는 패턴이다.
- Adapter
- Bridge
- Composite
- Decorator
- Facade
- Flyweight
- Proxy
행위 패턴
객체가 하는 행위에 대해서 결합도를 낮추기 위해 사용하는 패턴이다.
- Observer
- Strategy
- Command
- State
- Chain of Responsibility
- Visitor
- Interpreter
- Memento
- Mediator
- Template Method
- Iterator
사실은 해당 패턴에 대한 의미를 적었었는데 아직 이해가 잘 안돼서, 하나하나 공부를 하면서 정의해볼까한다.
🫛SingleTon Pattern
개념
싱글톤 패턴은 한 어플리케이션에서 하나의 객체만 생성하게 해서 불필요한 리소스의 낭비를 줄일 수 있게 하는 패턴이다.
스프링 컨테이너는 객체들을 빈으로 관리하며, 이 빈을 싱글톤으로 관리한다.
스프링 컨테이너가 빈을 싱글톤으로 관리하므로 얻는 이점은 아래와 같다.
- 각 요청에 대해서 객체를 그 때 그 때 생성한다면, 메모리 사용량이 매우 올라갈 것인데, 이를 싱글톤으로 막아서 불필요한 리소스의 낭비를 줄인다.
- 또한 객체를 생성하고, 사용하지 않는 객체에 대해서는 GC가 동작하는데, 객체가 많아짐에 따라서 GC가 그만큼 많은 일을 해야한다.
- 싱글톤은 이를 막아준다.
구현
public class MySingleton {
private static final MySingleton instance = new MySingleton();
private MySingleton() {
}
public static MySingleton getInstance() {
return instance;
}
}
싱글톤은 3가지의 원칙을 지켜야한다.
- 생성자가 private으로 선언되어서, 외부에서 선언되지 못하게 한다.
- 멤버 해당 클래스인 멤버변수는 static으로 선언되어야한다.(전체에서 하나뿐이니까)
- static메서드인 getInstance를 통해서 인스턴스를 반환해서 인스턴스와의 접점을 만든다.
하지만 위의 구현은 인스턴스를 사용하기 이전에 미리 new MySingleton();를 통해서 생성하므로, 굳이 생성을 해둬야 하나 싶다.
그래서 아래처럼 Lazy Initiailization 전략을 취할 수 있다.
package creational.singleton;
public class MySingleton {
private static MySingleton instance ;
private MySingleton() {
}
public static MySingleton getInstance() {
if(instance==null)instance=new MySingleton();
return instance;
}
}
이처럼 필요할 때만 instance를 생성해서 불필요한 리소스 낭비를 줄일 수 있다.
하지만 이렇게 되면 동시에 getInstance()를 호출하게 된다면, 하나의 인스턴스만 나오는 싱글톤이 위배될 수 있다.
그렇기에
package creational.singleton;
public class MySingleton {
private static MySingleton instance ;
private MySingleton() {
}
public static syncronized MySingleton getInstance() {
if(instance==null)instance=new MySingleton();
return instance;
}
}
syncronized 를 통해서 임계영역을 형성해서 오직 하나의 쓰레드만 접근 가능하게 해준다.
그러나 syncronized의 경우 비용이 크기 때문에 getInstance가 있을 때마다 임계구역을 설정시 성능이 떨어진다.
Bill Pugh Singleton Implementaion
inner class를 이용한 Bill Pugh Singleton Implementaion 방식을 이용하면 위 문제를 해결할 수 있다.
public class MySingleton_V3 {
private MySingleton_V3() {
}
private static class MySingletonHelper {
private static MySingleton_V3 instance = new MySingleton_V3();
}
public static MySingleton_V3 getInstance() {
return MySingletonHelper.instance;
}
}
static 내부 클래스를 이용하면, getInstance()가 호출되기 전까지 MySingletonHelper 클래스는 메모리에 로드되지 않는다.
getInstance()가 처음 호출되는 순간 MySingletonHelper가 로드되며, 이 시점에 MySingleton_V3 인스턴스가 생성된다.
MySingletonHelper는 JVM에 의해 클래스 로딩 시 단 한 번만 초기화되므로, 이 초기화 과정은 Thread-safe하게 보장된다.
이게 가능한 것은 변수가 메모리에 올라가는 타이밍 때문이다.
클래스 변수(static)도 인스턴스 변수(non-static)도 "사용될 때" 메모리에 올라간다
이게 무슨 말이냐하면
인스턴스 변수일 때는 아래와 같이 new 시점에 heap메모리로 올라가고,
Test t=new Test();
static 변수 일 때는 위처럼 MySingletonHelper.instance; 로 접근할 때 static 영역에 올라가게 된다는 말이다.
JVM+
public class Test {
static int a; // 초기값 없이 선언
}public class Main {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Test.a);
}
}이 경우에는
main()실행→ Test.a 접근 → 실제 a=0의 값이 static 영역에 올라감→ 출력 순으로 실행된다.
JVM은 로딩, 링크 초기화의 과정을 통해서 클래스의 정보들을 읽는다.
로딩은 .class를 읽고, 링크는 값들에 초기값(int →0, boolean false)을 세팅해주고 클래스가 올바른지 검증한다. 초기화단계에서 비로소 실제 데이터를 올린다.
앞서 설명했듯이,
인스턴스 변수는 new 연산자를 통해 객체를 생성하는 시점에 초기화되며,
static 변수는 해당 클래스에 static 요소(변수/메서드 등)로 접근하는 순간 클래스 초기화가 트리거되어 초기화된다.
각 변수들이 실제로 메모리에 로드되는 시점을 알아두자
참고
