[이펙티브 자바] 아이템 3. private 생성자나 열거 타입으로 싱글턴임을 보증하라

싱글턴

인스턴스를 오직 하나만 생성할 수 있는 클래스

ex ) 무상태 (stateless) 객체, 설계상 유일해야 하는 시스템 컴포넌트

 

장점

• 고정된 메모리 영역을 사용하므로 메모리 낭비 방지
• 전역 인스턴스이므로 다른 클래스의 인스턴스가 데이터 공유하기 쉬움
• 인스턴스가 1개임을 보장
• 두 번째 이용 부터는 객체 로딩 시간이 줄어 성능 향상

 

단점

• 테스트가 어렵다.

  • 싱글턴 인스턴스를 가짜 (mock) 구현으로 대체할 수 없기때문

• 결합도가 높아진다.

  • 싱글턴 인스턴스가 너무 많은 일을 하거나 많은 데이터를 공유시키면 결합도가 높아져 OCP를 위배함

• 코드 수정이 어려워지며 유지보수 비용이 높아진다.

• 멀티 쓰레드 환경에서 동기화 처리를 안하면 인스턴스가 2개 생성될 수 있는 위험성이 생긴다.

 

싱글턴을 만드는 방식

방법 1 ) public static 멤버가 final 필드

public class Elvis {
  public static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
  
  private Elvis() { ... }
  ...
}

생성자는 private 으로 INSTANCE를 초기화 할 때 1번만 사용

리플렉션 API (AccessibleObject.setAccessible) 를 사용하는 경우가 아니고서는 인스턴스가 하나만 생성되는 것이 보장된다.

 

장점

• 해당 클래스가 싱글턴임이 API 에 명백히 드러난다.
• 간결하다

 

방법 2 ) 정적 팩터리 메서드를 public static 멤버로 제공

public class Elvis {
  private static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
  
  private Elvis() { ... }
  
  public static Elvis getInstance() {
    return INSTANCE;
  }
}

방법 1과 다르게 멤버 변수가 private 으로 지정되어 있다.

Elvis.getInstance() 는 항상 같은 객체의 참조를 반환한다.

 

장점

• API를 바꾸지 않고도 싱글턴이 아니게 변경할 수 있다.

• 정적 팩터리를 제네릭 싱글턴 팩터리로 만들 수 있다.

• 정적 팩터리의 메서드 참조를 공급자 (supplier) 로 사용할 수 있다.

  • Elvis::getInstance 를 Supplier<Elvis> 로 사용가능

 

Tip 🐣 ) Supplier

Supplier<T> 란 함수형 인터페이스로, get() 이라는 추상 메서드가 있다.

Supplier 는 매개변수를 받지 않고 단순히 무엇인가를 반환한다.

추상 메서드 get() 을 통해 Lazy Evaluation (불필요한 연산을 피하기 위해 연산을 지연시키는 것) 이 가능하다는 장점이 있다.

 

방법 2의 장점이 필요하지 않다면, 방법 1 방식이 좋다.

 

싱글턴 클래스 직렬화

싱글턴 클래스를 직렬화하려면 단순히 Serializable을 선언하는 것만으로는 부족하다.

모든 인스턴스 필드를 일시적(transient) 로 선언하고 readResolve 메서드를 제공해야 한다.

이렇게 하지 않으면 직렬화된 인스턴스를 역직렬화할 때 마다 새로운 인스턴스가 만들어진다.

 

Tip 🐣 ) 직렬화

직렬화란, 자바 시스템 내부에서 사용되는 객체 또는 데이터를 외부 자바 시스템에서도 사용할 수 있도록 바이트 형태로 데이터를 변환하는 기술.

 

Tip 🐣 ) transient

transient 는 Serialize 하는 과정에 제외하고 싶은 경우 선언하는 키워드

 

방법 3 ) 원소가 하나인 열거 타입을 선언

public enum Elvis {
  INSTANCE;
}

• public 필드 방식과 비슷하지만, 더 간결하다.
• 추가 노력없이 직렬화가 가능하다.
• 아주 복잡한 직렬화 상황이나 리플렉션 공격에서도 제 2의 인스턴스가 생기는 상황을 완벽히 막아준다.

 

대부분의 상황에서는 원소가 하나뿐인 열겨 타입이 싱글턴을 만드는 가장 좋은 방법이다.

단, 만들려는 싱글턴이 Enum 외의 클래스를 상속해야 한다면 이 방법은 사용할 수 없다. (열거 타입이 다른 인터페이스를 구현하도록 선언할 수는 있다.)

 

참고

• Effective Java 3 / E - 조슈아 블로크
• https://devmoony.tistory.com/43
• https://m.blog.naver.com/zzang9ha/222087025042