Singleton Pattern

5. 싱글턴 패턴

• 싱글턴패턴은 인스턴스가 하나 뿐인 특별한 객체를 만들 수 있게 해주는 패턴이다.

• 어떤 용도로 쓰는 건가?
  • 스레드 풀이라던가, 캐시, 대화상자, 사용자설정, 디바이스드라이버 등등 객체가 전체프로그램에서 오직 하나만 생성되어야 하는 경우에 사용한다.

• 그럼 전역변수로 static 으로 선언해서 사용하면 되지 않느냐?
  전역 변수로 객체를 생성하면 어플리케이션이 실행 될 때 객체가 생성될 것이다.(P208 맨밑줄)
  그 객체가 자원을 많이 차지 한다면 사용도 되기전에, 괜히 자원만 차지한다. 사용하지 않는다면 아무 쓸 데 없는 객체가 되겠지.

고전적인 싱글턴 패턴 구현법

• 조심하세요.. 이 코드에 문제가 있다는 것을 알게 될 것입니다.

public class Singleton {
  
  //private으로 Sinleton클래스의 유일한 인스턴스를 저장하기 위한 정적 변수를 선언
  private static Singleton uniqueInstance;

  //생성자를 private로 선언했기 때문에 Singleton에서만 클래스를 만들 수 있다.
  private Singleton() {}

  //클래스의 인스턴스를 만들어서 리턴해 준다.
  public static Singleton getInstance() {
    if(uniqueInstance == null) {
      uniqueInstance = new Singleton();
    }
    return uniqueInstance;
  }

}

싱글턴 패턴의 정의

• 싱글턴 패턴은 해당 클래스의 인스턴스가 하나만 만들어진다,
• 어디서든지 그 인스턴스에 접근할 수 있도록 한다.
• 클래스에서 자신의 단 하나뿐인 인스턴스를 관리하도록 만들면 된다.

멀티스레딩 문제 해결 방법

• getInstance()를 동기화시키기만 하면 멀티스레딩과 관련된 문제가 간단하게 해결된다.

public class Singleton {
  private static Singleton uniqueInstance;
  // 기타 인스턴스 변수
  private Singleton() {}
  
  //synchronized 키워드만 추가하면 두 스레드가 이 메소드를 동시에 실행시키는 일은 일어나지 않게 된다.
  public static synchronized Singleton getInstance() {
    if (uniqueInstance == null) {
       uniqueInstance = new Singleton();
    }
    return uniqueInstance;
  }
// 기타 메소드
}

• 이렇게 하면 문제가 해결되긴 하겠지만, 동기화를하면 속도 문제가 생기지 않나?
  동기화는 불필요한 오버헤드만 증가시킬 수 있다.

더 효율적인 방법은 없을까요?

1. getInstance()의 속도가 그리 중요하지 않다면 그냥 내비 둔다.

• 메소드를 동기화하면 성능이 100배 정도 저하된다는 것은 기억해 두자
• 만약 getInstance( )가 애플리케이션에서 병목으로 작용한다면 다른 방법을 생각해봐야 한다.

2. 인스턴스를 필요할 때 생성하지 말고, 처음부터 만들어 버린다.

public class Singleton {
  private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();

  private Singleton() {}

  public static Singleton getInstance() {
    return uniqueInstance;
  }
}

• 이런 접근법을 사용하면 클래스가 로딩될 때 JVM에서 Singleton의 유일한 인스턴스를 생성해 준다.

3. DCL(Double-Checking Locking)을 써서 getInstance()에서 동기화되는 부분을 줄인다.

• DCL(Double-Checking Locking)을 사용하면, 일단 인스턴스가 생성되어 있는지 확인한 다음, 생성되어 있지 않았을 때만 동기화를 할 수 있다.
• volatile 키워드를 사용하여 멀티스레딩을 쓰더라도 uniqueInstance 변수가 Singleton 인스턴스로 초기화 되는 과정이 올바르게 할 수 있다.
• DCL은 자바 1.4 이전 버전에서는 쓸 수 없다

public class Singleton {
  private volatile static Singleton uniqueInstance;

  private Singleton() {}

  public static Singleton getInstance() {
    if (uniqueInstance == null) {
      //이렇게 하면 처음에만 동기화 된다
      synchronized (Singleton.class) {
        if (uniqueInstance == null) {
          uniqueInstance = new Singleton();
        }
      }
    }
    return uniqueInstance;
  }
}

핵심 정리

• 어떤 클래스에 싱글턴 패턴을 적용하면 애플리케이션에 그 클래스의 인스턴스가 최대 한 개 까지만 있도록 할 수 있다.
• 싱글턴 패턴을 이용하면 유일한 인스턴스를 어디서든지 접근할 수 있도록 할 수 있다.
• 자바에서 싱글턴 패턴을 구현 할 때는 private 생성자와 정적 메소드, 정적 변수를 사용 한다.
• 다중 스레드를 사용하는 애플리케이션에서는 속도와 자원 문제를 파악해보고 적절한 구현법을 사용해야 한다.
• DCL을 사용하는 방법은 자바2 버전 5(자바 1.5)보다 전에 나온 버전에서는 쓸 수 없다는 점에 주의.
• 클래스 로더가 여러 개 있으면 싱글턴이 제대로 작동하지 않고, 여러 개의 인스턴스가 생길 수 있다.

출처 : http://wiki.gurubee.net/pages/viewpage.action?pageId=1507403