[디자인 패턴] 싱글톤 패턴

* 개요

싱글톤 패턴은 하나의 클래스에 오직 하나의 인스턴스만 가지는 패턴이다. 하나의 클래스를 기반으로 여러 개의 개별적인 인스턴스를 만들 수 있지만 그렇게 하지 않고 하나의 클래스를 기반으로 단 하나의 인스턴스를 만들어 이를 기반으로 로직을 만드는 데 쓰이며, 보통 데이터베이스 연결 모듈에 많이 사용한다. 하나의 인스턴스를 만들어 놓고 해당 인스턴스를 다른 모듈이 공유하며 사용하기 때문에 인스턴스를 생성할 때 드는 비용이 줄어드는 장점이 있다. 하지만 모듈 간의 의존성이 높아진다는 단점이 있다.

 

* 자바에서의 싱글톤 패턴

class Singleton {
    private static class singleInstanceHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return singleInstanceHolder.INSTANCE;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton a = Singleton.getInstance();
        Singleton b = Singleton.getInstance();

        System.out.println(a.hashCode());
        System.out.println(b.hashCode());
        System.out.println(a == b);
    }
}

자바는 위의 코드와 같이 중첩 클래스를 이용해서 만드는 방법이 가장 대중적이다. 실행 결과는 다음과 같다.

 

a와 b의 해시코드가 같고, a와 b가 동일한지 판단하는 == 연산자를 사용하여 동일한 인스턴스임을 확인했다.

 

* 싱글톤 패턴의 단점과 해결 방안

1. 싱글톤 패턴은 TDD, 즉 테스트 주도 개발을 할 때 걸림돌이 된다. TDD를 할 때, 단위 테스트를 주로 하는데, 단위 테스트는 테스트가 서로 독립적이어야 하며 테스트를 어떤 순서로든 실행할 수 있어야 한다. 그러나 싱글톤 패턴은 미리 생성된 하나의 인스턴스를 기반으로 구현하는 패턴이므로 각 테스트마다 독립된 인스턴스를 만들기가 어렵다.

 

2. 싱글톤 패턴은 사용하기가 쉽고 매우 실용적이지만, 모듈 간의 결합을 강하게 만들 수 있다는 단점이 있다.

 

그렇다면 해결 방안은 없을까? 

바로 의존성 주입(Dependency Injection), DI를 통해 모듈 간의 결합을 조금 더 느슨하게 만들어 해결할 수 있다. 참고로 의존성이란 종속성이라고도 하며 A가 B에 의존성이 있다는 것은 B의 변경 사항에 대해 A 또한 변해야 된다는 것을 의미한다.

 

의존성 주입은 메인 모듈이 직접 다른 하위 모듈에 대한 의존성을 주기보다는 중간에 의존성 주입자가 이 부분을 가로채 메인 모듈이 간접적으로 의존성을 주입하는 방식이다. 이를 통해 메인 모듈은 하위 모듈에 대한 의존성이 떨어지게 된다. 

 

그래서 의존성 주입(DI)의 장점은?

-> 모듈들을 쉽게 교체할 수 있는 구조가 되어 testing하기 쉽고 마이그레이션하기도 수월하다. 또한, 구현할 때 추상화 레이어를 넣고 이를 기반으로 구현체를 넣어주기 때문에 애플리케이션 의존성 방향이 일관되고, 애플리케이션을 쉽게 추론할 수 있으며, 모듈 간의 관계들이 좀 더 명확해진다.

 

의존성 주입(DI)이 만능인가?

-> 그렇지 않다. 모듈들이 더욱 더 분리되므로 클래스 수가 늘어나 복잡성이 증가될 수 있으며, 런타임 패널티가 발생할 수 있다.

 

* 의존성 주입 원칙(DIP)

의존성 주입은 "상위 모듈은 하위 모듈에서 어떠한 것도 가져오지 않아야 한다. 또한 둘 다 추상화에 의존해야 하며, 이 때 추상화는 세부 사항에 의존하지 않아야 한다."라는 의존성 주입 원칙을 지켜주면서 만들어야 한다.