👀 학습 목표
- 고전적인 싱글턴 패턴을 이해하자
- 고전 싱글턴 문제점을 파악하고, 이를 해결한 싱글턴을 만들어 보자.
1. 고전적인 싱글턴 패턴
1-1. 싱글턴 패턴이란?
- 해당 클래스의 인스턴스가 하나만 만들어지고, 어디서든 그 인스턴스를 접근할 수 있도록 하기 위한 패턴
1-2. 싱글턴 패턴 적용 예시
- 스레드 풀
- 캐시
- 대화상자
- 사용자 설정
- 레지스트리 설정을 처리하는 객체
- 로그 기록용 객체
- 프린터 혹은 그래필 카드 같은 디바이스를 위한 디바이스 드라이버
1-3. 고전적 싱글턴 패턴이란?
- 우선 고전적인 싱글턴 패턴은 아래와 같다. 생성자는 private로 정의하고, getInstance() 메소드는 static 메소드로 정의하여 유일한 인스턴스 생성이 성립된다. 아래와 같이 정의를 하면 Singleton 클래스는 무조건 객체 생성 시, Singleton.getInstance() 를 호출하여 객체를 불러와 한 번만 인스턴스가 생성되며, 그 이후는 이전에 생성된 인스턴스를 계속 사용한다.
고전적 싱글턴 패턴 코드
public class Singleton {
private static Singleton uniqueInstance; // 정적변수로 정의하여 유일한 인스턴스 정의
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){ // static 메소드로 생성하여 private 생성자를 호출할 수 있도록한다.
if(uniqueInstance==null){
uniqueInstance = new Singleton(); // 게으른 인스턴스 생성: 필요하기 전에는 아예 생성을 안함
}
return uniqueInstance;
}
}고전적인 싱글턴 UML
1-4. 🙊 고전적인 싱글턴 문제점
- 만약 위의 코드를 멀티스레딩 한다고 하면 우연히 “new Singleton()” 코드를 각 각 실행하게 되어 인스턴스가 2개가 생성될 가능성이 있다.
2. 고전적 싱글턴 문제 해결
2-1. synchronized 키워드 사용
synchronized 키위드를 추가하면 한 스레드 메소드가 끝나기 전에는 다른 스레드는 기다려 두 메소드는 동시에 실행되지 않습니다.
public class Singleton {
private static Singleton uniqueInstance;
private Singleton(){}
//synchronized: 한 스레드 메소드가 끝나기 전까지 다른 스레드는 기다림
public static synchronized Singleton getInstance(){
if(uniqueInstance==null){
uniqueInstance = new Singleton();
}
return uniqueInstance;
}
}- 그런데 이렇게 하면 해결되지만, 동기화하면 속도 문제가 생기지 않을까?
- 사실 동기화 하기 아깝다고 생각할 수 있다. 왜냐면 사실 synchronized 키워드가 필요한 시점은 처음 인스턴스 생성 시에만 필요하기 때문입니다.
2-2. 인스턴스를 필요할 때 생성하는 것이 아닌, 처음부터 만들자.
- getInstance()의 속도가 그리 중요하지 않다면 위에 코드를 사용하는 것도 문제가 되지 않습니다. 그러나 속도에 문제가 된다면, 인스턴스를 처음부터 생성합니다.
public class Singleton {
private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
return uniqueInstance;
}
}2-3. DCL(Double-Checking Locking) 을 써서 getInstance()에서 동기화되는 부분을 줄인다.
- volatile 키워드를 사용하여 “instance” 변수를 메인 메모리에 저장하여 스레드가 자신의 캐시 메모리에서 데이터를 얻는 것이 아닌 무조건 메인 메모리에서 데이터를 읽어 스레드 간 데이터가 동일하게 합니다.
- 메소드를 전체 동기화하는 것이 아닌 null인 경우만 동기화(synchronized) 진행합니다.
- 메소드 전체를 동기화하는 것이 아니라서 오버헤드를 줄일 수 있습니다.
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;
}
}참고
- Head first design patterns 책