싱글턴(singleton)이란 인스턴스를 오직 하나만 생성할 수 있는 클래스를 말한다. 함수와 같은 무상태(stateless) 객체나 설계상 유일해야 하는 시스템 컴포넌트가 그 예이다. 그런데 클래스를 싱글턴으로 만들면 이를 사용하는 클라이언트를 테스트하기가 어려워질 수 있다.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 | /* * public static final 방식의 싱글턴 */ public class Elvis { public static final Elvis INSTANCE = new Elvis(); private Elvis() { ... } public void leaveTheBuilding() { ... } } | cs |
private 생성자는 public static final 필드인 Elvis.INSTANCE를 초기화할 때 딱 한 번만 호출된다. 예외로, 권한이 있는 클라이언트는 리플렉션 API인 AccessibleObject.setAccessible을 사용해 private 생성자를 호출할 수 있으나, 생성자를 수정하여 두 번째 객체가 생성되려 할 때 예외를 던지게 하면 된다. public static final 필드 방식의 장점은 해당 클래스가 싱글턴임이 API에 명백히 드러나고, 간결하다는 것이다.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | /* * 정적 팩토리 방식의 싱글턴 */ public class Elvis { private static final Elvis INSTANCE = new Elvis(); private Elvis() { ... } public static Elvis getInstance() { return INSTANCE; } public void leaveTheBuilding() { ... } } | cs |
Elvis.getInstance는 항상 같은 객체의 참조를 반환하므로 제2의 Elvis 인스턴스는 만들어지지 않는다(역시 리플렉션을 통한 예외는 똑같이 적용된다). 정적 팩토리 방식의 장점은 API를 바꾸지 않고도 싱글턴이 아니게 변경할 수 있다는 점과 원한다면 정적 팩토리를 제네릭 싱글턴 팩토리로 만들 수 있다는 점이다. 또한 팩토리 메소드 참조를 공급자(supplier)로 사용할 수 있다는 점이다. 이러한 장점들이 굳이 필요하지 않다면 public 필드 방식이 좋다.
위의 두 방식 중 하나의 방식으로 만든 싱글턴 클래스를 직렬화하려면 단순히 Serializable을 구현한다고 선언하는 것만으로는 부족하다. 모든 인스턴스 필드를 일시적(transient)이라고 선언하고 readResolve 메소드를 제공해야 한다. 이렇게 하지 않으면 직렬화된 인스턴스를 역직렬화할 때마다 새로운 인스턴스가 만들어지므로, 이를 예방하고 싶다면 Elvis 클래스에 다음의 readResolve 메소드를 추가하자.
1 2 3 4 5 | // 싱글턴임을 보장해주는 readResolve 메소드 private Object readResolve() { // '진짜' Elvis를 반환하고, 가짜 Elvis는 가비지 컬렉터에 맡긴다. return INSTANCE; } | cs |
1 2 3 4 5 6 7 8 | /* * 열거 타입 방식의 싱글턴 - 바람직한 방법 */ public enum Elvis { INSTANCE; public void leaveTheBuilding() { ... } } | cs |
public 필드 방식과 비슷하지만, 더 간결하고, 추가 노력 없이 직렬화할 수 있고, 심지어 아주 복잡한 직렬화 상황이나 리플렉션 공격에서도 제 2의 인스턴스가 생기는 일을 완벽히 막아준다. 조금 부자연스러워 보일 수는 있으나 대부분 상황에서는 원소가 하나뿐인 열거 타입이 싱글턴을 만드는 가장 좋은 방법이다. 단, 만들려는 싱글턴이 Enum 외의 클래스를 상속해야 한다면 이 방법은 사용할 수 없다(열거 타입이 다른 인터페이스를 구현하도록 선언할 수는 있다).
싱글턴을 만드는 방식은 public static final 필드 방식, 정적 팩토리 방식, 열거 타입 방식이 있다. public 필드 방식과 정적 팩토리 방식은 장점도 존재하지만, 별도의 예외 처리가 필요하고 직렬화 시 문제가 있다. 따라서 public 방식의 장점도 있으며 직렬화도 문제 없는 열거 타입이 가장 바람직한 방식이다.