Singleton Pattern

Definition

애플리케이션이 시작될 때, 어떤 클래스가 최초 한 번만 메모리를 할당(static)하고 해당 메모리에 인스턴스를 만들어 사용하는 패턴.

쉽게 얘기하면 싱글톤 패턴은 하나의 인스턴스만 생성하여 사용하는 디자인 패턴,

즉, 객체의 인스턴스가 오직 1개만 생성되는 패턴을 의미한다.

싱글톤 패턴을 구현하는 방법은 여러 가지가 있지만, 객체를 미리 생성해두고 가져오는 방법이 가장 단순하고 안전하다.

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Example

Java

public class Singleton {

    private static Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() {
        // ...
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }

    public void say() {
        System.out.println("hi, there");
    }
}

Golang

type Singleton struct {
    Instance string
}

// private 
func (sg *Singleton) instanceConstructor() {
    // ...
}

// public
func (sg *Singleton) GetInstance() {
    return sg.Instance
}

func (sg *Singleton) Say() {
    fmt.Println("hi, there");
}

인스턴스가 필요할 때, 똑같은 인스턴스를 만들지 않고 기존의 인스턴스를 활용.

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Why Singleton Pattern ?

이렇게 인스턴스를 오직 한 개로만 가져가게 되면 몇 가지 이점이 있다.

1. 메모리 측면

최초 한번만 고정된 메모리 영역을 사용하기 때문에 추후 해당 객체에 접근할 때 메모리 낭비를 방지할 수 있다.

또한 이미 생성된 인스턴스를 활용하니 속도 측면에서도 이점이 있다고 볼 수 있다.

2. 공유의 이점

싱글톤 인스턴스는 전역으로 사용되기 때문에 서로 다른 객체간에 데이터 공유가 쉽다.

하지만 여러 객체의 인스턴스에서 싱글턴 인스턴스의 데이터에 동시에 접근하게 되면 동시성 문제가 발생할 수 있어서 이 점에 유의해야한다.

보통 싱글톤 패턴은 공통된 객체를 여러 개 생성해서 사용해야 하는 상황,

예를 들면 데이터베이스의 커넥션 풀, 스레드 풀, 캐시, 로그 기록 객체 등에 많이 사용한다.

이 외에도 도메인 관점에서 인스턴스가 한 개만 존재하는 것을 보증하고 싶은 경우 싱글톤 패턴을 사용하기도 한다.

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Problems

싱글톤 패턴을 적용하면 위와 같은 효율적인 측면에서의 이점이 있지만, 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있다.

개발자는 이러한 문제점과 이점의 trade-off를 잘 고려해야한다.

개방-폐쇄 원칙 위배

만약 싱글톤 인스턴스가 혼자 너무 많은 일을 하거나, 많은 데이터를 공유시키면 다른 클래스들 간의 결합도가 높아지게 되는데, 이때 개방-폐쇄 원칙이 위배된다.

결합도가 높아지면 유지보수가 힘들고 테스트도 원활하게 진행하기 힘들다.

동시성 문제

정적 팩토리 메서드에서 객체 생성을 확인하고 생성자를 호출하는 경우에, 멀티스레드 환경에서는 동시성 문제가 발생할 수 있다.

멀티 스레드 환경에서 동기화 처리를 하지 않았다면 인스턴스가 2개가 생성되는 문제도 발생할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 동기화 처리를 한다면 효율 저하 및 추가적인 코드 작성이 발생한다.