[디자인 패턴] 싱글톤 패턴

1. 패턴 개요

• 싱글톤 패턴은 클래스의 인스턴스를 하나만 생성하고, 그 인스턴스를 전역적으로 공유하는 디자인 패턴.

• 단일 인스턴스가 애플리케이션 전체에서 사용되도록 보장.

2. 목적

• 하나의 인스턴스만 존재하도록 보장.

• 자원 관리가 필요한 상황에서 효율적.

• 전역 상태 관리와 객체 생성 비용 절감에 유용.

3. 특징

• 인스턴스화: 클래스의 인스턴스는 하나만 존재.

• 전역 접근: 어디서든지 유일한 인스턴스를 공유.

• 지연 초기화: 인스턴스는 필요할 때만 생성.

4. 구현 코드

4.1 Doorman 싱글톤 구현

public class Doorman {
    // 인스턴스가 하나만 존재하도록 static 변수로 선언
    private static Doorman instance;

    // 생성자는 private로 외부에서 직접 호출할 수 없도록 설정
    private Doorman() {}

    // Animal 객체를 받아서 쫓아내는 메서드
    public void 쫓아내(Animal animal) {
        System.out.println(animal.getName() + " 쫓아내");
    }
}

4.2 Animal 클래스 및 하위 클래스들

public abstract class Animal {
    public abstract String getName();
}

public class Cat extends Animal {
    private String name = "고양이";

    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }
}

public class Mouse extends Animal {
    private String name = "쥐";

    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }
}

4.3 App 클래스에서 싱글톤 사용

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // Doorman 인스턴스를 싱글톤 방식으로 가져옴
        Doorman doorman = Doorman.instance;
        Doorman doorman2 = Doorman.instance;

        System.out.println(doorman.hashCode());
        System.out.println(doorman2.hashCode());

        // 여러 동물 객체 생성
        Mouse mouse = new Mouse();
        Cat cat = new Cat();

        // Doorman 인스턴스를 통해 동물들을 쫓아냄
        doorman.쫓아내(cat);  // 고양이 쫓아내
        doorman.쫓아내(mouse); // 쥐 쫓아내
    }
}

4.4 설명

• Doorman 클래스: Doorman은 싱글톤으로 구현되어, getInstance() 메서드를 통해 하나의 인스턴스만 생성되며, 애플리케이션 어디서든 그 인스턴스를 사용할 수 있습니다.

• 쫓아내(Animal animal) 메서드는 Animal 타입 객체를 받아서 해당 동물의 이름을 출력하고 "쫓아내"라는 메시지를 출력합니다.

• Cat과 Mouse 클래스는 Animal 클래스를 상속받아 각각 고양이와 쥐의 이름을 반환하는 getName()  메서드를 구현합니다.

4.5 출력 결과

5. 장점

• 자원 절약: 불필요한 객체 생성을 방지하고 메모리 낭비를 줄임.

• 상태 관리: 하나의 인스턴스를 통해 전역 상태 관리가 용이.

• 전역 접근: 애플리케이션 어디서나 동일한 인스턴스 사용.

• 성능 최적화: 필요한 시점에만 인스턴스를 지연 초기화하거나 동기화 처리.

6. 단점

• 테스트 어려움: 싱글톤 객체가 전역적으로 공유되어 단위 테스트나 의존성 주입에서 어려움 발생.

• 유연성 부족: 유일한 인스턴스를 강제하므로 확장성이 제한될 수 있음.

• 병렬성 문제: 멀티스레드 환경에서 동기화 문제가 발생할 수 있음.