2.용어정리(5)-싱글톤패턴

JAVA Singleton pattern
- 오직 한 개의 인스턴스 생성을 보증하여 효율을 찾을 수 있지만 문제점이 많다.
- 클래스는 클래스로더마다 한 번만 인스턴스화 해야 한다.
- 외부 클래스로부터 인스턴화 되는 것을 막기위해 생성자는 private으로 선언해야 한다.
- 인스턴스화된 클래스를 static변수로 선언 / 인스턴스화 된 클래스를 리턴하는 함수를 선언 

Spring Singleton pattern
- 컨테이너 내에서 특정 클래스에 대해 @Bean이 정의되면 스프링 컨테이너는 그 클래스에 대해 딱 한 개의 인스턴스를 만든다. 이 공유 인스턴스는 설정정보에서 관리되고, Bean이 호출될 때마다 스프링은 생성된 공유 인스턴스를 리턴 시킨다.
- Bean의 관리주체인 스프링 컨테이너는 항상 단일 공유 인스턴스를 리턴시키므로 Thread Safety도 자동보장된다.

Singleton pattern 주의점
- 객체 인스턴스를 하나만 생성해서 공유하는 상황에서 객체 인스턴스를 공유하기 때문에
객체 상태를 유지(stateful)하게 설계하면 안된다.

Java Singleton , Spring singleton 차이점
- java의 싱글톤은 클래스 로더에 의해 구현되고, 스프링 싱글톤은 스프링 컨테이너에 의해 구현된다.
- java의 싱글톤의 scope는 코드 전체이고, 스프링 싱글톤의 scope는 해당 컨테이너 내부이다.
- 스프링에 의해 구현된 싱글톤 패턴은 Thread safety를 자동으로 보장한다.
하지만, java의 싱글톤의 경우 구현하는 개발자의 로직에 따라 보장될 수도 있고 아닐 수도 있다.

 

JAVA Singleton pattern

- 객체의 인스턴스가 오직 1개만 생성되는 패턴

- 소프트웨어 디자인 패턴에서 Singleton pattern을 따를 클래스는

생성자가 여러 차례 호출되더라도 실제로 생성되는 객체를 하나이고 최초 생성 이후에 호출된 생성자는 최초의 생성자가 생성한 객체를 리턴한다. (ex. DBCP(DataBase Connection Pool))

- 예제

 package kail.study.java.design.single;
    
    public class Printer {
    	private static Printer printer = null;
    
    	private Printer(){}
    
    	public static Printer getInstance() {
    		if(printer == null) {
    			printer = new Printer();
    		}
    		return printer;
    	}
    
    	public void print(String input) {
    		System.out.println(input);
    	}
    }
    
    
    /*
    기본생성자를 private를 사용하여 생성을 불가능하게 하고 
    getInstance를 통해서만 생성이 가능하다.
    getInstance는 내부적으로 생성되지 않았으면 생성하고,
    기존에 생성된 값이 존재하면 생성된 instance를 리턴하기에
    프로그램 전반에 걸쳐 하나의 인스턴스를 유지한다.
    */
    //인스턴스를 제공하는 메서드와 인스턴스 변수 모두 Static으로 선언된 정적 변수 및 메서드다.
    //기본생성자를 통해 생성할 수 없기 때문에 외부에서 인스턴스에 접근하려면 
    //클래스 변수 및 메서드에 접근을 허용해야 한다.
    
    //public > protected > default > private
    //public : 접근을 제한이 없음
	//protected : 동일한 패키지 내에 존재하거나 파생클래스에서만 접근 가능
	//default : 아무런 접근 제한자를 명시하지 않으면 default 값이 되며, 동일한 패키지 내에서만 접근이 가능
	//private : 자기 자신의 클래스 내에서만 접근이 가능

- 사용 이유

1) 메모리

최초 한번의 new연산자를 통해 고정된 메모리 영역을 사용하기 때문에 추후 해당 객체에 접근할 때 메모리 낭비방지

+ 이미 생성된 인스턴스를 활용하기 때문에 속도도 빠름

2) 다른 클래스 간 데이터공유가 쉽다.

싱글톤 인스턴스가 전역으로 사용되기 때문에 다른 클래스의 인스턴스들이 접근하여 사용 가능 (데이터 동시성 문제 있을 수 있음.) 

3) 도메인관점에서 인스턴스가 한 개만 존재하는 것을 보증하고 싶을 때

- 문제점

1) Multi-Thered환경에서 안전하지 않다.

   - 여러 쓰레드가 공유될 때 여러개의 인스턴스 발생할 수 있음

   - 인스턴스가 상태를 유지해야 할 때 각기 다른 쓰레드에서 공유하고 서로 다른 프로세스에서 처리하기 때문에 값이 일관되지 않을 수 있다.

2) 각 객체간의 결합도가 높아 변경에 유연하게 대처할 수 없다.

   - 싱글톤은 프로그램 전체에서 하나의 객체만을 공통으로 사용하고 있기 때문에 각 객체간의 결합도가 높아지고 변경에 유연하게 대처할 수 없다. 싱글톤 객체가 변경되면 이를 참조하고 있는 모든 값들이 변경되어야 한다.

 

- 문제점 해결방법(2)

1) 정적변수에 인스턴스를 만들어 바로 초기화하는 방법

   - 정적 변수는 객체가 생성되기 전 클래스가 메모리에 로딩할 때 만들어져 초기화가 한번만 실행된다.

   - 또, 정적 변수는 프로그램이 시작될 때부터 종료될 때까지 없어지지 않고 메모리에 계속 상주하며 클래스에서 생성된 모든 객체에서 참조할 수 있다.

   - synchronized를 통해 여러 쓰레드를 동시에 접근하는 것을 막는 방법도 있다.

2) 인스턴스를 만드는 메서드에 동기화하는 방법

   - 인터페이스를 구현하는 경우 정적 클래스를 사용할 수 없다.(인터페이스가 정적 메서드를 가질 수 없다.)

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Spring Singleton pattern

- Spring Container == Singleton Container라고 봐도 된다.

스프링 컨테이너는 싱글톤 패턴을 따로 적용안해도 객체 인스턴스가 싱글톤으로 관리된다.

+ 싱글톤 패턴을 위한 코드가 생략됨.

+ DIP, OCP, 테스트코드, private생성자 -> 자유롭게 싱글톤 사용 가능

- 스프링의 빈 등록방식은 기본적으로 싱글톤이다. 하지만 싱글톤이 아닌 요청할 때 마다 새로운 객체를 생성해서 반환하는 기능도 제공한다. 

 

 

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[참고]

1. 자바 싱글톤

https://tecoble.techcourse.co.kr/post/2020-11-07-singleton/

싱글톤(Singleton) 패턴이란?

https://velog.io/@kyle/%EC%9E%90%EB%B0%94-%EC%8B%B1%EA%B8%80%ED%86%A4-%ED%8C%A8%ED%84%B4-Singleton-Pattern

자바 싱글톤 패턴 (Singleton Pattern)

 

2. 스프링 싱글톤

https://jhhan009.tistory.com/77

스프링 코어(5) - 싱글톤(Singleton) 패턴 + 컨테이너

https://velog.io/@jaeeunxo1/spring-singleton

스프링 핵심원리 - 싱글톤패턴

https://atoz-develop.tistory.com/entry/Spring-%EB%B9%88%EC%9D%98-Scope-%EC%8B%B1%EA%B8%80%ED%86%A4%EA%B3%BC-%ED%94%84%EB%A1%9C%ED%86%A0%ED%83%80%EC%9E%85

[Spring] 빈의 Scope - 싱글톤과 프로토타입

 

3. 자바싱글톤과 스프링 싱글톤의 차이

https://judekim.tistory.com/91

자바 싱글톤 vs 스프링 싱글톤의 차이점