객체 생성과 파괴 - 아이템 3. private 생성자나 열거 타입으로 싱글턴임을 보증하라

private 생성자나 열거 타입으로 싱글턴임을 보증하라

싱글턴이란?

싱글턴이란 인스턴스를 오직 하나만 생성할 수 있는 클래스를 말한다. 싱글턴의 전형적인 예로는 함수와 같은 무상태 객체나 설계상 유일해야 하는 시스템 컴포넌트를 들 수 있다.

 

public static final 필드 방식의 싱글턴 생성

public class User {
    public static final User INSTANCE = new User();
    
    /** private 생성자 */
    private User() { ... };
}

private 생성자는 public static final 필드인 User.INSTANCE를 초기화할 때 딱 한 번만 호출된다. public이나 protected 생성자가 없으므로 User 클래스가 초기화될 때 만들어진 인스턴스가 전체 시스템에서 하나뿐임이 보장된다.

클라이언트는 손 쓸 방법이 없다. 예외는 단 한 가지, 권한이 있는 클라이언트는 리플렉션 API인 AccessibleObject.setAccessible() 메서드를 사용해 private 생성자를 호출할 수 있다. 이러한 공격을 방어하기 위해서는 생성자를 수정하여 두 번째 객체가 생성되려 할 때 예외를 던지게 하면 된다.

 

장점

1. 해당 클래스가 싱글턴임이 API에 명백히 드러난다.

2. public static 필드가 final이므로, 해당 필드가 절대로 다른 객체를 참조할 수 없다.

3. 싱글턴을 만드는 가장 간결한 방식이다.

 

단점

1. 클라이언트에서 사용하지 않더라도 인스턴스가 항상 생성되기 때문에, 메모리가 낭비된다.

 

정적 팩토리 방식의 싱글턴 생성

public class User {
    private static final User INSTANCE = new User();
    
    /** private 생성자 */
    private User() { ... }
    
    /** 정적 팩토리 메서드 */
    public static User getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

User.getInstance() 메서드는 항상 같은 객체의 참조를 반환하기 때문에, 제2의 User 인스턴스란 결코 만들어지지 않는다. 정적 팩토리 방식의 싱글턴 생성 또한 위에서 언급한 리플렉션을 통한 예외가 똑같이 적용된다.

 

장점

1. API를 변경하지 않고도 싱글턴이 아니게 변경할 수 있다. 예컨대, 팩토리 메서드가 호출하는 스레드 별로 다른 인스턴스를 넘겨주게 할 수 있다.

2. 원한다면 정적 팩토리 메서드를 제네릭 싱글턴 팩토리 메서드로 변경할 수 있다.

3. 정적 팩토리의 메서드 참조를 공급자(supplier)로 사용할 수 있다. 예로, User::getInstance()를 Supplier<User>로 사용하는 방식이다.

 

위와 같은 장점들이 굳이 필요하지 않다면 첫 번째로 소개한 pulbic static final 필드 방식을 사용하는 것이 좋다.

 

단점

1. 사용하지 않더라도 인스턴스가 생성되기 때문에, 메모리가 낭비된다.

 

열거 타입 방식의 싱글턴 생성

public enum User {
    INSTANCE;
}

위 소스코드는 열거 타입 방식의 싱글턴을 생성하는 방식이다. 대부분 상황에서는 원소가 하나뿐인 열거 타입이 싱글턴을 만드는 가장 좋은 방법이다.

 

장점

1. public static final 필드 방식과 비슷하지만, 더 간결하고, 추가 노력 없이 직렬화할 수 있다.

2. 아주 복잡한 직렬화 상황이나 리플렉션 공격에서도 제2의 인스턴스가 생기는 일을 완벽히 막아준다.

 

단점

1. 만들려는 싱글턴이 Enum 외의 클래스를 상속해야 하는 경우 위 방법은 사용할 수 없다.

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출처

ㆍ 이펙티브 자바 Effective Java 3/E. 조슈아 블로크 저자(글) · 개앞맵시(이복연) 번역