🫧

Singleton Pattern

Singleton 디자인 패턴의 필요성과 그 구조에 대해 알아봅니다.읽는데 4분 정도 걸려요.

필요성

시스템 전체에서 하나의 클래스가 하나의 인스턴스만 생성해야 하는 경우 사용한다.

Singleton Pattern

Singleton.java
  public class Singleton {
    private static Singleton _instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
      if (_instance == null) {
        _instance = new Singleton();
      }
      return _instance;
    }
  }

기존에 봐오던 클래스들과 많이 다르게 클래스 내부에 본인의 인스턴스를 저장하는 공간이 있으며,
생성자가 외부로 노출되지 않는다.

인스턴스 생성은 오직 getInstance() 메서드 호출을 통해서만 이루어지며,
내부적으로 null값인 경우에만 인스턴스를 생성하기 때문에 1개의 인스턴스만 생성이 된다.

Multithreading

하지만 멀티스레딩 환경에서는 인스턴스가 2개 이상 생성되는 경우가 발생할 수 있다.
Line 7과 Line 8 사이에서 Context switching이 일어나는 경우가 그러하다.

이런 경우를 막기 위해서 getInstance()는 동기화 처리를 해주는 편이 좋다.

Singleton.java
public class Singleton {
  private static Singleton _instance = new Singleton();
  ...
}

이렇게 하면 프로그램 실행시점에 인스턴스가 생성되어 반드시 1개의 인스턴스만 생성할 수 있다.
하지만, 해당 클래스의 생성시점을 제어할 수 없기에 프로그램 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

Singleton.java
  public class Singleton {
    private static Singleton _instance;

    private Singleton() {}

    public static synchronized Singleton getInstance() {
      if (_instance == null) {
        _instance = new Singleton();
      }
      return _instance;
    }
  }

java처럼 동기화 키워드를 제공하는 경우 인스턴스를 생성하는 함수를 동기화 걸어주면 된다.
하지만 이 경우에도 해당 함수가 매우 무거운 기능을 수행하는 경우에는 동기화 시간이 매우 길어져 성능 저하의 원인이 될 수 있다.

Singleton.java
  public class Singleton {
    private volatile static Singleton _instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
      if (_instance == null) {
        synchronized (Singleton.class) {
          if (_instance == null) {
            _instance = new Singleton();
          }
        }
      }
      return _instance;
    }
  }

위의 코드는 인스턴스 생성 함수 내부에서 정확히 인스턴스를 생성하는 부분만 동기화되기 때문에
성능상의 이슈도 없앨 수 있다.

결론

필요성과 같다.
시스템 전체에서 하나의 클래스가 하나의 인스턴스만 생성해야 하는 경우 사용하자.