Item3 : 생성자나 열거 타입으로 싱글턴임을 보증하라

싱글톤 패턴이란 인스턴스를 오직 하나만 생성할 수 있는 클래스를 말한다. 즉 함수와 같은 무상태 객체나 설계상 유일해야 하는 시스템 컴포넌트를 들 수 있다. 싱글톤 패턴으로 클래스 오브젝트가 만들어지면 어플리케이션 내에서 전역으로 해당 오브젝트를 사용할 수 있다.

하지만 싱글턴 패턴은 다음과 같은 단점이 있다. 바로

클래스를 싱글턴으로 만들면 이를 사용하는 클라이언트를 테스트하기가 어려워 질수 있다는 것이다. 싱글톤이 인터페이스로 정의해서 만든 것이 아니라면 Mock 으로 대체해 테스트 하기가 어렵기 때문이다.

물론 테스트가 아예 안되는 것은 아니다. PowerMock같은 도구를 통해 정적 메소드를 테스트 하게 할 수 있고 Mockito 3.4.0 버전에서는 정적 메소드를 지원해 준다고 한다.

싱글톤 패턴은 보통 다음과 같이 2가지로 만든다.

• public static final 필드 방식의 싱글턴private 생성자는 public static final 필드인 Elvis.INSTANCE를 초기화 할 때 딱 한번만 호출한다. public 이나 protected 생성자가 없으므로 Elvis 클래스가 초기화 될때 만들어진 인스턴스가 전체 시스템에서 하나 뿐임을 보장하게 된다.즉 리플렉션을 통 새로운 인스턴스가 생성 될 수 있기 때문에 count같은 값을 두고 예외를 던져 해결할 수 있다.
• 하지만 클라이언트에서 AccessibleObject.setAccessible을 사용해 private를 호출할 수 있다.
• public class Elvis { public static final Elvis INSTANCE = new Elvis(); private Elvis() { ... } public void leaveTheBuilding() { ... } }
• 정적 팩토리 방식의 싱글턴Elvis.getInstance는 항상 같은 객체의 참조를 반환하므로 제2의 Elvis 인스턴스를 만들지 않는다. 또한 위와 마찬가지로 리플레게션을 통한 예외도 똑같이 해결할 수 있다.
• public class Elvis { private static final Elvis INSTANCE = new Elvis(); private Elvis() { ... } public static Elvis getInstance() { return INSTANCE; } public void leaveTheBuilding() { ... } }

이하 싱글톤 패턴을 만드는 방식 2개를 설명해 봤는데 각각의 장점을 살펴보고자 한다.

 

	public static final 필드 방식의 싱글턴	정적 팩토리 방식의 싱글턴
장점	해당 클래스가 싱글턴임이 API에 명백히 드러난다.	API를 바꾸지 않고도 싱글턴이 아니게 변경할 수 있다. ( 유일한 인스턴스를 반환하던 팩터리 메소드가 호출하는 스레드별로 다른 인스턴스를 넘겨주게 할 수 있다. )
	코드가 간결하다	정적 팩터리를 제네릭 싱글턴 패턴으로 만들 수 있다.
		정적 팩터리의 메소드 참조를 공급자(supplier)로 사용할 수 있다. ( Elvis::getInstance를 Supplier<Elvis>로 만들수 있다.)

 

하지만 직렬화를 할 시 둘 중 어떠한 방법으로도 직렬화에 대한 역직렬화가 같다는 보장을 못받는다. 즉 새로운 인스턴스가 생겨 싱글톤임을 보장받지 못한다는 것이다. 따라서 이를 해결하기 위해서는 readResolve 메소드를 제공해야 한다. 이렇게 하지 않으면 인스턴스를 역직렬화할때 마다 새로운 인스턴스가 만들어 질것이다.

• readResolve() 메소드를 통해 싱글톤임을 보장
• public class Elvis implements Serializable { private static final Elvis INSTANCE = new Elvis(); private Elvis() { ... } public static Elvis getInstance() { return INSTANCE; } private Object readResolve() { return INSTANCE; // 진짜 Elvis 반환 } public void leaveTheBuilding() { ... } }

위에 코드는 직렬화를 해결할 수 있지만 코드가 길어지고 객체가 하는 일이 많다고 보여질 수 있다. 따라서 이 문제를 해결하기 위해 싱글턴을 열거형 타입으로 만들수 있다.

• 열거 타입 바식의 싱글턴
• public enum Elvis { INSTANCE; public void leaveTheBuilding() { ... } }

이 방식은 public 필드 방식과 비슷하지만, 더 간결하고, 추가 노력 없이 직렬화 할 수 있다. 그리고 아주 복잡한 직렬화 상황이나 리플렉션 공격에도 제2의 인스턴스가 생기는 일을 완벽히 막아준다.

즉 대부분 상황에서 운소가 하나뿐인 열거 타입이 싱글턴을 만드는 가장 좋은 방법이다. 단 만들려는 싱글턴이 Enum외에 클래스를 상속해야 한다면 이 방법을 사용할 수 없다.