[JAVA] 싱글톤 패턴 (Singleton pattern)

자바 싱글톤 패턴이란

자바 싱글톤 패턴(Singleton Pattern)은 객체 생성을 단 한 번만 하고, 그 객체를 어디서든지 참조할 수 있도록 하는 디자인 패턴이다. 이는 메모리 낭비를 줄이고 객체의 일관성을 유지하는 데 도움이 된다.

자바에서 싱글톤 패턴은 다음과 같이 구현한다.

1. 생성자를 private으로 선언하여 외부에서 직접 객체를 생성하지 못하도록 한다.
2. 클래스 내부에 자기 자신의 인스턴스를 생성한다.
3. getInstance() 메소드를 통해 생성한 인스턴스를 반환한다.

public class Singleton {

    // 내부에서 자체적으로 인스턴스 생성
    private static final Singleton instance = new Singleton();

    // 외부에서 인스턴스 생성 불가
    private Singleton(){ } 

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

위와 같이 구현하면 Singleton 클래스의 인스턴스는 클래스가 선언된 첫번 째 실행문에서 단 한 번만 Heap 영역에 생성되며, 생성 이후 getInstance() 메소드를 통해 어디서든지 참조할 수 있다.

 

이제 외부 클래스에서 싱글톤 인스턴스가 객체의 일관성을 유지하는지 확인해보자.

Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();
// Object singleton2 = Singleton.getInstance(); // 같은 결과

System.out.println( (singleton1 == singleton2) );

true

결과 적으로 singleton1 과 singleton2 는 모두 Heap영역에 로딩된 Singleton 인스턴스를 가리키게 되며 객체의 일관성을 유지하게 된다.

 

대표적인 싱글톤 패턴으로는 Java에서의 Runtime 클래스와 Spring Framework에서의 ApplicationContext가 있다.

Runtime 클래스는 JVM(Java Virtual Machine)의 인스턴스를 나타내며, ApplicationContext는 Spring Framework의 Bean Container 역할을 수행한다.

 

Runtime 클래스의 인스턴스를 생성하려고 하면 아래와 같이 생성이 불가능 하며

// 'Runtime()' has private access in 'java.lang.Runtime'
Runtime runtime = new Runtime();

아래와 같이 인스턴스를 참조할 수 있다.

Runtime runtime = Runtime.getRuntime();

 

이 외에도 많은 라이브러리와 프레임워크에서 싱글톤 패턴을 사용하고 있으며, 직접 구현할 수도 있다. 다만, 멀티스레드 환경에서는 동시성문제, 동기화 문제등 여러 문제가 발생할 수 있고, 안전하게 구현하기 위해서는 몇 가지 주의사항이 필요하다.

해당 내용은 추후 다뤄보도록 하겠다.