[Java] 싱글톤 패턴(singleton pattern)

이번 포스팅에서는 자바(Java)에서 싱글톤 패턴(singleton pattern)에 대하여 공부를 해보고자 한다.

 

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싱글톤 패턴이란

싱글톤 패턴이란 여러 디자인 패턴 종류 중 하나로, 객체지향 프로그램에서 인스턴스를 단 하나만 생성하는 패턴을 말한다.

static을 응용하여 프로그램 전반에서 사용하는 인스턴트를 구현하는 방식으로, 하나의 인스턴스를 만들어 놓고 해당 인스턴스를 다른 모듈들이 어디에서든 공유하며 접근, 사용할 수 있다.

싱글톤 패턴은 실무나 여러 프레임워크에서 많이 사용된다.

 

디자인 패턴(design pattern)

• 객체 지향 프로그램을 어떻게 구현해야 좀 더 유연하고 재활용성이 높은 프로그램을 만들 수 있는지를 정리한 내용
  (간단히 말해 프로그램 특성에 따른 설계 유형을 이론화한 내용)
• 특정 알고리즘이나 프로그래밍 언어를 위한 라이브러리가 아니라 객체 지향으로 설계하는 방법을 설명한 것이다.

 

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싱글톤 패턴으로 클래스 구현

어떤 회사의 직원들을 객체 지향 프로그램으로 구현한다고 가정할 때, 직원은 여러 명이겠지만 회사는 하나이다.

이런 경우에 직원 인스턴스는 여러 개 생성하는 것이 당연하지만, 회사 객체는 하나만 생성해야 한다.

 

 

단계 1:  생성자를 private으로 만들기

• 생성자가 하나도 없는 클래스는 컴파일러가 자동으로 디폴트 생성자 코드를 넣어 준다.
• 생성자가 public이면 외부 클래스에서 인스턴스를 여러 개 생성할 수 있다.
• 싱글톤 패턴에서는 생성자를 반드시 명시적으로 만들고 private으로 지정해야 한다.
• 생성자가 있으므로 컴파일러가 디폴트 생성자를 만들지 않고, 접근 제어자가 private이므로 외부 클래스에서 마음대로 인스턴스를 생성할 수 없다.
  (즉, 클래스 내부에서만 이 클래스의 생성을 제어할 수 있다.)

 

private 생성자 생성

public class Company {
    private Company(){}
}

 

단계 2: 클래스 내부에 static으로 유일한 인스턴스 생성하기

• 단계 1에서 외부 인스턴스를 생성할 수 없도록 만들었지만, 프로그램에서 사용할 인스턴스 하나가 필요하다.
• 따라서 클래스 내부에서 하나의 인스턴스를 생성한다.
• 이 인스턴스가 프로그램 전체에서 사용할 유일한 인스턴스가 된다.
• 또한 private으로 선언하여 외부에서 이 인스턴스에서 접근하지 못하도록 제한해야 인스턴스 오류를 방지할 수 있다.

 

인스턴스 생성

public class Company {
    private static Company instance = new Company();	//유일하게 생성한 인스턴스
    private Company(){}
}

 

단계 3: 외부에서 참조할 수 있는 public 메서드 만들기

• private으로 선언한 유일한 인스턴스를 외부에서도 사용할 수 있도록 설정해야 한다.
• 이를 위해 public 메서드를 생성하고 유일하게 생성한 인스턴스를 반환해 준다.
• 이때 인스턴스를 반환하는 메서드는 반드시 static으로 선언해야 한다.
  (getInstance( ) 메서드는 인스턴스 생성과 상관없이 호출할 수 있어야 하기 때문이다.)

 

public 메서드 생성

public class Company {
    ...
    //인스턴스를 외부에서 참조할 수 있도록 public get() 메서드 구현
    public static Company getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new Company();
        }
        return instance;	//유일하게 생성한 인스턴스 반환
    }
}

 

단계 4: 실제로 사용하는 코드 만들기

• 외부 클래스에서는 Company를 생성할 수 없으므로 static으로 제공되는 getInstance( ) 메서드를 호출한다.
• Company.getInstance( );와 같이 호출하면 반환 값으로 유일한 인스턴스를 받아 온다.

 

변수의 주소 값 비교

public class CompanyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Company myCompany1 = Company.getInstance();
        Company myCompany2 = Company.getInstance();
        System.out.println( myCompany1 == myCompany2 );
    }
}

 

출력 결과

true

my Company1과 my Company2를 비교해 보면 같은 참조 값을 가지는 동일한 인스턴스임을 알 수 있다.
Company 클래스는 내부에 생성된 유일한 인스턴스 외에는 더 이상 인스턴스를 생성할 수 없다.

 

이와 같이 static을 사용하여 유일한 객체를 생성하는 싱글톤 패턴을 구현할 수 있다.

 

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