싱글톤 클래스

싱글톤 클래스란?

• 오직 하나의 인스턴스 생성
  • 이 하나의 인스턴스(this single object or instance) 를 통해서 다른 클래스들에서 접근을 할 수 있다.

 

싱글톤 클래스의 목적

• 객체 생성의 수를 오직 하나로 제한하기 위함
  • => 자원에 대한 접근 제한을 보장한다. ex) 소켓, 데이터베이스 연결
• 메모리 공간 낭비를 막을 수 있다. 

 

싱글톤 클래스 만드는 법

1. private 키워드로 싱글톤 클래스의 생성자를 선언한다.
   • private => 다른 클래스에서 인스턴스 생성 막기 위해
2. 싱글톤 클래스의 객체를 리턴하는 static 메소드를 선언한다. 

 

일반 클래스 vs. 싱글톤 클래스

• 일반 클래스 
  • 인스턴스를 만들기 위해 자바 생성자를 이용한다. 
• 싱글톤 클래스
  • 싱글톤 클래스의 인스턴스를 만들기 위해 getInstance() method 를 이용한다. 

 

다양한 싱글톤 클래스의 디자인 형태들

1. Eager Initialization Method
   • 가장 기본적이고 단순한 기술
   • 클래스의 인스턴스가 JVM이 객체에 대한 메모리를 만들 때 생성된다. 
   • 프로그램이 언제나 이 싱글톤 클래스의 객체나 인스턴스를 사용할 때 이 방법을 사용한다.

   • public class EagerInitialization
     {
       //Instance will be created at load time
       private static EagerInitialization obj = new EarlyInitialization();
       public String string;
       //Creating private constructor
       private EagerInitialization()
       {
         string = "Welcome to TechVidvan's Tutorial of Java";
       }
       //Declaring static method
       public static EagerInitialization getInstance()
       {
         return obj;
       }
       public static void main(String args[])
       {
         EagerInitialization text = EagerInitialization.getInstance();
         //original string
         System.out.println("Original String:");
         System.out.println(text.string);
         //text in upper case
         System.out.println("String in Upper Case:");
         text.string = (text.string).toUpperCase();
         System.out.println(text.string);
         }
      }

     - 단점 : 객체가 이용이 안 될 때는 불필요한 객체의 생성으로 자원 낭비와 CPU 시간 낭비로 이어진다. 
2. Lazy Initialization Method
   • Eager Initialization method 의 단점을 보완할 수 있는 방법
   • Lazy 게으르게 initialize를 한다.  => 클래스의 인스턴스 생성을 필요해질 때까지 지연시킨다. 

   • public class LazyInitialization
     {
       // private instance, so that it can be
       // accessed by only by getInstance() method
       private static LazyInitialization instance;
       public String string;
       private LazyInitialization ()
       {
         // private constructor
         string = "Welcome to TechVidvan's Tutorial of Java";
       }
       //method to return instance of class
       public static LazyInitialization getInstance()
       {
         if (instance == null) // 인스턴스가 필요할 때까지 인스턴스 생성을 지연시킴
         {
           // if instance is null, initialize
           instance = new LazyInitialization ();
         }
         return instance;
       }
       public static void main(String args[])
       {
         LazyInitialization text = LazyInitialization .getInstance();
         //original string
         System.out.println("The String is:");
         System.out.println(text.string);
       }
     }

3. Thread Safe Singleton Method
   • 멀티 쓰레드 환경에서도 싱글톤 클래스를 만들 수 있음
     • getInstance() 메소드에 'synchronized' 키워드를 추가한다.
     • 'synchronized' 키워드 추가는 멀티쓰레드의 동시 접속을 막는다.  -  Thread Safe

   • public class ThreadSafeSingleton
     {
       //Thread Safe Singleton
     
       private static ThreadSafeSingleton instance;
       private ThreadSafeSingleton()
       {
         // private constructor
       }
       //Making the getInstance method as synchronized(동기)
       public static synchronized ThreadSafeSingleton getInstance()
       {
         if(instance == null)
         {
           instance = new ThreadSafeSingleton();
         }
         return instance;
       }
     }

     -> 단점 : 오버헤드가 고려된다.
4. Lazy Initialization with Double Lock Method
   • Thread Safe Singleton Method 와 같이 method 자체에 synchronized  를 하면 오버헤드 문제가 생기므로 이를 해결하기 위해 처음 initialize 할 때 블록만 동기화(synchronized)를 해서 쓰레드들이 최소한으로 기다리도록 하낟.

   • public class LazyDoubleLock
     {
             // Java code to explain double-check locking private instance so that it can be
             // accessed by only by getInstance() method
             private static LazyDoubleLock instance;
             public String string;
     
             private LazyDoubleLock()
             {
                     // private constructor
                     string = "Welcome to TechVidvan's Java Tutorial";
             }
             public static LazyDoubleLock getInstance()
             {
                     if (instance == null)
                     {
                             //synchronized block to remove overhead
                             synchronized (LazyDoubleLock.class)
                             {
                                     if(instance==null)
                                     {
                                             // if instance is null, initialize
                                             instance = new LazyDoubleLock();
                                     }
                             }
                     }
                     return instance;
             }
             public static void main(String args[ ])
             {
                     LazyDoubleLock text = LazyDoubleLock.getInstance();
                     //original string
                     System.out.println("Original String:");
                     System.out.println(text.string);
     
                     //text in upper case
                     System.out.println("String in Upper Case:");
                     text.string = (text.string).toUpperCase();
                     System.out.println(text.string);
     
             }
     }

     -> 단점 : 첫번째로 instance 가 생성될 때의 성능에 영향을 미친다.
5. Lazy Load Method
   • JVM static data 필드들을 그 필드들이 필요로 될 때 처리한다. 

   • public class LazyLoadMethod
     {
       //Lazy Load Method
       private LazyLoadMethod()
       {
     
       }
       private static class SingletonClassHolder
       {
         private static LazyLoadMethod instance= new LazyLoadMethod();
       }
       public static LazyLoadMethod getInstance()
       {
         return SingletonClassHolder.instance;
       }
     }

6. Static Block Initialization Method
   • Eager Initialiation method에서 객체 생성중 예외를 처리할 때\
7. Bill Pugh Implementation Method

 

 

 

 

참고 : https://techvidvan.com/tutorials/java-singleton-class/