싱글톤 패턴이란 ?
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스프링을 공부하면서 스프링이 없는 순수한 자바 코드에서는 DI 컨테이너를 호출될 때마다 객체를 새로 생성한며, 스프링에서는 이에 싱글톤 패턴을 적용하여 싱글톤 컨테이너를 형성한다는 사실을 알게되었다. 싱글톤 패턴에 대해 정확한 이해를 하기 위해 이 글을 작성한다.
📚 싱글톤 패턴
싱글톤(Singleton) 패턴의 정의는 단순하다. 객체의 인스턴스가 오직 1개만 생성되고 그것을 보장하는 패턴을 의미한다.
그래서 객체를 2개 이상 만들지 못하게 설계를 해야 하는데 이는 코드로 설명하겠다.
public class Singleton {
// 1. static 영역에 객체를 딱 1개만 생성
private static Singleton instance = new Singleton();
// 2. 생성자를 private으로 선언해서 외부에서 new 키워드를 사용한 객체 생성을 하지 못하게 막는다.
private Singleton() {
// 생성자는 외부에서 호출못하게 private 으로 지정해야 한다.
}
// 3. public 으로 열어서 객체 인스턴스가 필요하면 이 static 메서드를 통해서만 조회하도록 허용한다.
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
// 비즈니스 로직
public void say() {
System.out.println("hi, there");
}
}
1. static 으로 객체를 미리 생성해둔다.
2. 생성자를 private로 선언해서 객체 생성 자체를 막는다.
3. 객체 인스턴스가 필요하면 static 메서드를 통해서만 조회하도록 허용한다.
💡 싱글톤 패턴을 사용하는 이유
메모리 측면에서의 효율성과 데이터 공유의 용이
위와 같이 인스턴스를 오직 한 개로만 가져가면 어떤 이점이 있을까?
가장 먼저 떠올릴 수 있는 이점은 아무래도 메모리 측면일 것이다. 최초 한번의 new 연산자를 통해서 고정된 메모리 영역을 사용하기 때문에 추후 해당 객체에 접근할 때 메모리 낭비를 방지할 수 있다. 뿐만 아니라 이미 생성된 인스턴스를 활용하니 속도 측면에서도 이점이 있다고 볼 수 있다.
또다른 이점은 다른 클래스 간에 데이터 공유가 쉽다는 것이다!
싱글톤 인스턴스가 전역으로 사용되는 인스턴스이기 때문에 다른 클래스의 인스턴스들이 접근하여 사용할 수 있다. 하지만 여러 클래스의 인스턴스에서 싱글톤 인스턴스의 데이터에 동시에 접근하게 되면 동시성 문제가 발생할 수 있으니 이점을 유의해서 설계하는 것이 좋다. 이 외에도 도메인 관점에서 인스턴스가 한 개만 존재하는 것을 보증하고 싶은 경우 싱글톤 패턴을 사용하기도 한다.
💡 싱글톤 패턴의 문제점
코드의 구현양 많음, 테스트의 어려움, 구체 클래스에 의존, 변경의 어려움
싱글톤 패턴을 적용하면 위와 같은 효율에서의 이점을 얻을 수 있다. 하지만 싱글톤 패턴이 다음과 같은 많은 문제점들을 수반하기 때문에 trade-off를 잘 고려해야 한다.
먼저 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 필요하다. 앞서 소개한 구현 방법 외에도 정적 팩토리 메서드에서 객체 생성을 확인하고 생성자를 호출하는 경우에 멀티스레딩 환경에서 발생할 수 있는 동시성 문제 해결을 위해 syncronized 키워드를 사용해야 한다.
두 번째는 테스트하기 어렵다는 것이다. 싱글톤 인스턴스는 자원을 공유하고 있기 때문에 테스트가 결정적으로 격리된 환경에서 수행되려면 매번 인스턴스의 상태를 초기화시켜주어야 한다. 그렇지 않으면 어플리케이션 전역에서 상태를 공유하기 때문에 테스트가 온전하게 수행되지 못한다.
세 번째로는 의존 관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존하게 된다. new 키워드를 직접 사용하여 클래스 안에서 객체를 생성하고 있으므로, 이는 SOLID 원칙 중 DIP를 위반하게 되고 OCP 원칙 또한 위반할 가능성이 높다.
이외에도 자식클래스를 만들수 없다는 점과, 내부 상태를 변경하기 어렵다는 점 등 여러가지 문제들이 존재한다. 결과적으로 이러한 문제들을 안고있는 싱글톤 패턴은 유연성이 많이 떨어지는 패턴이라고 할 수 있다.