Book/Effective Java 3E/Item3. private 생성자나 열거 타입으로 싱글턴임을 보증하라

13 Dec 2021

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싱글턴(singleton)이란 인스턴스를 오직 하나만 생성할 수 있는 클래스를 말한다. 클래스를 싱글턴으로 만들면 이를 사용하는 클라이언트를 테스트하기가 어려워질 수 있다.
싱글턴을 만드는 방식은 두 가지가 있다. 두 방식 모두 생성자는 private으로 감춰두고, 유일한 인스턴스에 접근할 수 있는 수단으로 public static 멤버를 하나 둔다.

public static 멤버가 final 필드인 방식

public class Test {
    public static final Test INSTANCE = new Test();
    private Test() {..}
    
    public void method() {..}
}

이 방식에서 private 생성자는 public static final 필드인 INSTANCE를 초기화할 때 딱 한 번만 호출된다. public이나 protected 생성자가 없으므로 Test 클래스가 초기화될 때 만들어진 인스턴스가 전체 시스템에서 하나뿐임이 보장된다.
이 방식의 첫 번째 장점은 해당 클래스가 싱글턴임이 API에 명백히 드러난다는 것이다. public static 필드가 final이니 절대로 다른 객체를 참조할 수 없다. 두 번째 장점은 바로 간결함이다.

정적 팩터리 메서드를 public static 멤버로 제공하는 방식

public class Test {
    private static final Test INSTANCE = new Test();
    private Test() {..}
    public static Test getInstance() { return INSTANCE; }
    
    public void method() {..}
}

Test.getInstance는 항상 같은 객체의 참조를 반환하므로 INSTANCE가 아닌 다른 Test 인스턴스는 만들어지지 않는다.
이 방식의 첫 번째 장점은 API를 바꾸지 않고도 싱글턴이 아니게 변경할 수 있다는 점이다. 항상 같은 인스턴스를 반환하던 팩터리 메서드가 호출하는 스레드별로 다른 인스턴스를 넘겨주게 수정할 수도 있다. 두 번째 장점은 원한다면 정적 팩터리를 제네릭 싱글턴 팩터리로 만들어 타입에 유연하게 대처할 수 있다는 것이다. 세 번째 장점은 정적 팩터리의 메서드 참조를 공급자로 사용할 수 있다는 점이다. 이런 장점들을 굳이 사용하지 않는다면 위의 public 필드 방식이 더 좋다.

두 방식의 문제점

둘 중 하나의 방식으로 만든 싱글턴 클래스를 직렬화하려면 추가적인 작업이 필요하다. 단순히, Serializable을 구현한다고 선언하기만 한다면 직렬화된 인스턴스를 역직렬화할 때마다 새로운 인스턴스가 만들어진다. 이를 방지하기 위해서는 모든 인스턴스 필드에 transient(직렬화 제외) 키워드를 선언하고 readResolve 메서드를 제공해야 한다.

// 싱글턴임을 보장해주는 메서드
private Object readResolve() {
    return INSTANCE;
}

원소가 하나인 열거 타입을 선언하는 방식

public enum Test {
    INSTANCE;
    
    public void method() {..}
}

싱글턴을 만드는 마지막 방법은 원소가 하나인 열거 타입을 선언하는 것이다.
첫 번째 방식과 비슷하지만, 더 간결하고, 추가 노력없이 직렬화할 수 있고, 심지어 아주 복잡한 직렬화 상황이나 리플렉션 공격에서도 제 2의 인스턴스가 생기는 일을 완벽히 막아준다. 대부분 상황에서는 이 방법이 싱글턴을 만드는 가장 좋은 방법이다. (단, 만들려는 싱글턴이 Enum 외의 클래스를 상속해야 한다면 이 방법은 사용할 수 없다.)