[디자인패턴] 디자인 패턴(2) - 싱글톤 패턴(Singleton Pattern)

 

🏝 1. 싱글톤 패턴(Singleton Pattern)이란?

 

싱글톤 패턴은, 어떠한 클래스(객체)가 유일하게 단 한 개만 존재해야 할 때 사용하게 됩니다. 주로 서로 자원을 공유할 때 사용하며, 생성된 단 하나의 객체를 공유하며 사용하게 됩니다.

 

싱글톤 패턴은 디자인 패턴 중에, '생성' 패턴에 속합니다. 싱글톤 패턴을 통해 단 한 번의 생성을 보장하기 때문입니다.

 

프로그래밍에서의 예시로는 TCP socket 통신에서 서버와 연결된 connect 객체에 주로 사용해서 한 소켓에서만 사용하는 것들이 있습니다. TCP 연결을 할 때 서로 연결하는 비용이 발생하기 때문에 이미 한 번 열려있는 소켓을 재활용하는 것이 좋지, 요청마다 계속 connection을 맺을 필요가 없습니다.

 

스프링에서 'Bean'이라고 불리는 객체 역시 이러한 싱글턴 방식으로 관리되며, 이 내용은 다른 글에서 정리하도록 하겠습니다.

 

싱글톤 패턴의 핵심으로, getInstance라는 메소드를 가지고 있습니다.

이 메소드의 역할은 첫 호출 시 객체 생성과, 두 번째 이후부터는 첫 번째 생성한 객체를 리턴하는 용도입니다.

이를 고려하여 싱글톤 패턴을 구현하면 됩니다. 

 

싱글톤 패턴을 구현하는 방식은 다음과 같습니다. 

1. 싱글톤 패턴을 적용할 클래스를 생성합니다.
    1-1. 필드는 private static으로 클래스 자기 자신의 전역 변수를 생성하고, 값을 null로 초기화합니다.
    1-2. 기본 생성자를 막기 위해서 private로 접근을 제어합니다.
2. getInstance 메소드를 생성합니다.
    2-1. public static으로 지정하고, 자기 자신을 리턴합니다.
    2-2. 로직으로는 전역변수로 생성한 자기 자신의 객체가 null 인지 확인하고, null 이라면 새로이 객체를 생성합니다.
    2-3. null이 아니라면, 전역변수를 리턴합니다.
3. 해당 객체가 사용하는 메소드를 구현합니다.

이와 같은 구현 방식으로 어떠한 클래스에서도 해당 static 메소드인 getInstance를 통해 동일한 객체를 얻을 수 있습니다.

좀 더 자세히 알아보기 위해서 직접 구현해보려고 합니다.

 

 

🏝 2. 싱글톤 패턴(Singleton Pattern) 구현해보기

 

싱글톤 패턴은 '소켓'에서 많이 사용하기 때문에 예제에서도 socket을 생성하도록 하겠습니다.

public class SocketClient{
	private static SocketClient socketClient = null;
    
    private SocketClient(){}
    
    public static SocketClient getInstance(){
    	if(socketClient == null){
        	socketClient = new SocketClient();
        } // 없는 경우에는 새로이 생성
        
        return socketClient; // 있는 경우에는 처음 한 번 생성된 객체 반환
    }
    
    public void connect(){
    	System.out.println("연결됨!");
    }
}

위에서 설명한 싱글톤 패턴을 구현하는 방식처럼,

자기 자신을 private static 변수로 갖고 null로 초기화 했습니다.

 

기본 생성자는 private로 막고, getInstance 메소드를 구현했습니다.

connect() 함수는 실제 구현하지 않았지만, 해당 싱글톤 객체가 사용하는 메소드로 판단하면 됩니다.

 

 

public class AExample{
	private SocketClient socketClient;
    
    public Example(){
    	this.socketClient = SocketClient.getInstance();
    }
    
    public SocketClient getSocketClient(){
    	return this.socketClient;
    }
}

public class BExample{
	private SocketClient socketClient;
    
    public Example(){
    	this.socketClient = SocketClient.getInstance();
    }
    
    public SocketClient getSocketClient(){
    	return this.socketClient;
    }
}


public class Main{
	public static void main(String args[]){
    	AExample a = new AExample();
        BExample b = new BExample();
        
        SocketClient aClient = a.getSocketClient();
        SocketClient bClient = b.getSocketClient();
        
        System.out.println(aClient.equals(bClient)); // true!!
    }
}

AExample에서도, BExample에서도 getInstance를 통해서 SocketClient 객체를 받았습니다. 

기본 생성자가 막혀있으므로, SocketClient가 생성될 수 있는 방법은, 오직 getInstance 메소드를 통해서 가능합니다.

 

가장 하단의 Main 클래스를 보면, AExample에서 생성된 SocketClient와 BExample에서 생성된 SocketClient가 동일함을 확인할 수 있습니다.

 

이와 같이 싱글톤 패턴을 통해서 객체가 유일함을 보장할 수 있습니다.