[java] 자바의 싱글톤 패턴 (Singleton Pattern)

JAVA의 Singleton Pattern

자바의 다양한 디자인 패턴들 중, '싱글톤 패턴'에 대해 간단하게 알아본다. 싱글톤 패턴이란 클래스(Class)를 통해서 생성된 객체는 오직 하나임을 보장하는 패턴이다. 프로그램 상에서 동일한 커넥션 객체를 만들거나 하나의 객체만 사용해야하는 클래스를 만들 때 유용하다.

Singleton 구현

싱글톤을 구현하는데 가장 중요한 두가지가 있다. 첫 번째는 생성자는 무조건 private modifier로 선언해야한다. 외부에서 생성자 호출을 못하게 하기 위함이다. 다음으로는 static modifier 메서드를 통해 생성된 한 개의 객체를 전달해야한다. 보통 getInstance()라는 이름의 static 메서드를 생성한다.

public class Singleton {
	private static Singleton instance;
	
	private Singleton() {}
  
	public static Singleton getInstance() {
		if (instance == null) {
			instance = new Singleton();
		}
		return instance;
	}
}

위 코드와 같이 간단한 Singleton 클래스를 만들어보았다. instance와 Singleton 생성자를 private로 지정하였기 때문에 외부에서는 접근할 수 없고 무조건 getInstance()를 통해 접근해야한다. 또한, getInstance()는 내부 로직을 통해 프로그램 전반에 걸쳐 하나의 인스턴스를 유지한다.

또 다른 예시

좀 더 복잡하게 Phone이라는 객체와 이를 관리하는 PhoneManager를 싱글톤패턴으로 구현해보았다.

아래는 Singleton 패턴을 적용하기 위해 임의로 만든 Phone클래스이다.

public class Phone {
	private String pno;
	private String name;
	private int price;

	public phone() {}
	public phone(String pno, String name, int price) {
		this.pno = p;
		this.name = name;
		this.price = price;
	}

	@Override
	public String toString() {
		StringBuilder builder = new StringBuilder();
		builder.append(pno).append("\t| ").append(name).append("\t| ").append(price);
		return builder.toString();
	}

	public String getpno() {
		return pno;
	}
	public void setpno(String pno) {
		this.pno = pno;
	}
	public String getname() {
		return name;
	}
	public void setname(String name) {
		this.name = name;
	}
	public int getPrice() {
		return price;
	}
	public void setPrice(int price) {
		if (price > -1) {
			this.price = price;
		} else {
			System.out.println("가격을 0원이상으로 설정해주세요.");
		}
	}
}

아래는 Phone 객체 관리를 위해 만든 PhoneManager클래스이다. private, static을 지정해 instance를 만들고 PhoneManager의 생성자에서 phone객체 배열 phones를 선언한다.

import java.util.Arrays;

public class PhoneManager {
	private static PhoneManager instance;
	private static int MAX_SIZE = 100;
	
	private Phone[] phones;
	private int size;
	
	private PhoneManager() {
		phones = new Phone[MAX_SIZE];
	}
	public static PhoneManager getInstance() {
		if (instance == null) {
			instance = new PhoneManager();
		}
		return instance;
	}
	
	public void add(phone phone) {
		if (size < MAX_SIZE) {
			phones[size++] = phone;
		} else {
			System.out.println("더이상 공간이 없습니다.");
		}
	}
	public void remove(String pno) {
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			if (pno.equals(phones[i].getpno())) {
				phones[i] = phones[--size];
				break;
			}
		}
	}
	public Phone[] getList() {
		return Arrays.copyOf(phones, size);
	}
	public Phone searchBypno(String pno) {
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			if (pno.equals(phones[i].getpno())) {
				return phones[i];
			}
		}
		return null;
	}
}

그 후, 아래와 같이 메인 메서드를 호출한다. PhoneManager의 생성자를 private로 지정했기 때문에 메인 메서드에서는 new를 통해 생성자를 호출하는 대신, getInstance()를 통해 instance를 생성한다.

public class PhoneTest {

	public static void main(String[] args) {
		PhoneManager mgr = PhoneManager.getInstance();
		
		mgr.add(new Phone("21424", "iphone 11 pro", 15000));
		mgr.add(new Phone("21425", "iphone SE", 25000));
		
		mgr.remove("21424");
		
		Phone[] phones = mgr.getList();
		for (Phone phone : phones) {
			System.out.println(phone);
		}
	}
}

Problem

주의할 점은 싱글턴 패턴을 설계할 때 '동시성(Concurrency)'문제를 고려해야한다는 점이다. 단일쓰레드에서는 문제가 없지만 멀티쓰레드 환경에서는 위와 같은 코드를 이용하면 getInstance()를 조건문을 동시에 두 번 돌 수 있기 때문에 하나의 인스턴스가 아닌 여러 개의 인스턴스가 발생할 위험이 있다.

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