[디자인 패턴] 싱글턴 패턴(Singleton Pattern)

객체가 있으면 해당 객체의 인스턴스들을 원하는만큼 생성할 수 있다.

Cat 클래스가 있다고 가정해보자.

class Cat

프로그래머는 다음과 같이 원하는 만큼 인스터스를 생성할 수 있으며, 아무런 문제가 없다.

val firstCat = Cat()
val secondCat = Cat()
val yetAnohterCat = Cat()

이러한 행동을 허용하지 않으려면 어떻게 해야할까?

분명히, 처음에 어떤 방식으로든 객체를 생성해야 한다. 하지만 두 번째부터는 이 객체가 이미 한 번 초기화되었으며, 대신 인스턴스를 반환한다는 것을 인식해야 한다. 이것이 싱글턴이 되는 주요 아이디어다.

자바와 다른 언어에서는 이 작업이 상당히 복잡하다.

• 생성자를 private로 만들고 객체가 이미 한 번 이상 초기화되었음을 기억하는 것만으로는 충분하지 않다.
• 두 개의 개별 스레드가 동시에 초기화를 시도하는 경쟁 상태(race condition)를 방지하는 작업도 필요하다.
  • 경쟁 상태를 허용해버리면 두 개의 스레드가 동일한 객체의 두 인스턴스에 대한 참조를 가지므로 싱글턴의 전체 개념을 깨뜨릴 것이다.

자바에서 이러한 문제를 해결하려면 다음 중 하나를 수행해야 한다.

• 싱글턴이 처음 액세스할 때가 아니라 애플리케이션이 시작될 때 빠르게 초기화된다는 점을 수락한다.
• 경쟁 조건을 방지하고 성능을 유지하기 위해 특정 코드를 작성한다.
• 이러한 문제들을 이미 해결한 프레임워크를 사용한다.

코틀린은 이를 위해 object 예약어를 도입했다. 다음 객체를 보자.

// 중괄호는 필요하지 않지만, 시각적 일관성을 위해 추가하였다.
object MySingleton {}

object는 하나의 키워드에 선언과 초기화를 결합한 것이다. 이제부터 코드의 어디에서든 MySingleton에 접근할 수 있으며, 정확히 하나의 인스턴스만 존재할 것이다.

아직 객체가 아무런 작업을 수행하지 않으므로 호출 횟수를 계산하도록 코드를 추가해보자.

object CounterSingleton {
    private val counter = AtomicInteger(0)

    fun increment() = counter.incrementAndGet()
}

스레드 안정성(thread safety)은 테스트하지 않고, 일단 싱글턴을 호출하는 방법을 확인하기 위해 테스트해보자.

for (i in 1..10) {
    println(CounterSingleton.increment())
}

이 코드는 1에서 10까지의 숫자를 출력한다. 보다시피, getInstance() 메서드가 필요하지 않다.

object는 싱글턴을 생성하는 것 이상의 용도로 사용되는 키워드다.

객체는 생성자를 가질 수 없다.

처음으로 데이터베이스에서 데이터를 로드하거나 네트워크를 통해 데이터를 로드하는 것과 같이 싱글턴에 대한 일종의 초기화 로직을 원하는 경우 init 블록을 대신 사용할 수 있다.

object CounterSingleton {

    init {
        println("I was accessed for the first time")
    }

    // 추가 코드는 여기서부터
}

또한 Kotlin의 싱글턴은 느리게 초기화된다(참고 : Object declarations are initialized lazily, when accessed for the first time). 일반 클래스와 마찬가지로 객체는 다른 클래스를 확장하고 인터페이스를 구현할 수 있다.

References

• Hands-on Design Patterns with Kotlin
• Kotlin Docs : Object expressions and declarations