싱글톤 패턴(singleton pattern)

싱글톤이란?

객체지향 프로그래밍에서 사용되는 디자인 패턴 중 하나로,

하나의 클래스에 오직 하나의 인스턴스만 가지는 패턴이다.

 

 

 

 

싱글톤의 특징

1️⃣ 하나의 클래스에서 단 하나의 인스턴스만 생성된다.

2️⃣ 생성된 인스턴스는 전역 변수로 저장되어 어디서든 접근할 수 있다.

3️⃣ 생성자는 private으로 설정되어 외부에서 직접 인스턴스를 생성할 수 없다.

4️⃣ 외부에서 인스턴스에 접근할 수 있는 public 메서드를 제공한다.

 

 

 

 

사용하는 이유

① 자원 관리 : 메모리 측면

최초 한 번의 new 연산자를 통해서 고정된 메모리 영역을 사용하기 때문에 추후 해당 객체에 접근할 때 메모리 낭비를 방지할 수 있다.

 

 

② 데이터 공유가 쉽다.

싱글톤 인스턴스가 전역으로 사용되는 인스턴스이기 때문에 다른 클래스의 인스턴스들이 접근하여 사용할 수 있다.

 

 

 

 

사용하는 곳

설정 정보, 데이터베이스 연결, 로깅

 

 

 

 

장단점

장점

하나의 인스턴스를 만들어 놓고 해당 인스턴스를 다른 모듈들이 공유하며 사용하기 때문에 인스턴스를 생성할 때 드는 비용이 줄어든다.

 

 

단점

의존성이 높아진다.

 

 

 

 

 

 

 

 

자바스크립트의 싱글톤 패턴

javascript에서는 리터럴 {} 또는 new Object로 객체를 생성하게 되면 이 자체만으로 싱글톤 패턴을 구현할 수 있다.

왜냐하면 이렇게 객체를 만들게 되면 다른 어떤 객체와도 같지 않기 때문이다.

const obj = {
  a: 27
}

const obj2 = {
  a: 27
}

console.log(obj === obj2)
// false

obj과 obj2는 다른 인스턴스를 가진다.

위 소스도 어느 정도 싱글톤 패턴이라 볼 수 있지만, 

실제 싱글톤 패턴은 밑과 같이 구성된다.

 

 

 

class Singleton {	// Singleton 클래스를 정의
  constructor(){	// 클래스의 생성자 함수를 정의, 생성자 함수는 객체가 생성될 때 호출된다.
    if(!Singleton.instance){	// 생성자 함수 내에서 인스턴스가 이미 생성되었는지 확인
      Singleton.instance = this
    }
    return Singleton.instance
  }
  getInstance(){	// 현재의 Singleton 인스턴스를 반환한다.
    return this
  }
}

const a = new Singleton()
const b = new Singleton()
console.log(a === b)
// true 

// 두 변수가 동일한 객체를 가리킨다. 
// Singleton 패턴을 사용하므로 'a'와 'b'는 동일한 인스턴스를 참조한다.

 

constructor

객체 지향 프로그래밍 언어에서 클래스를 사용하여 객체를 생성할 때 호출되는 특별한 메서드 또는 함수이다.

 

 

 

 

 

 

 

자바에서의 싱글톤 패턴

// Singleton 클래스 : 외부에서 인스턴스화 되지 않는다.
// 오직 singleInstanceHolder(내부의 정적 중첩 클래스)를 통해서만 생성한다.

class Singleton{
    private static class singleInstanceHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
        // INSTANCE : 정적 상수 필드 → Singleton 클래스의 인스턴스를 보관함
    }
    public static Singleton getInstance(){
        return singleInstanceHolder.INSTANCE;
    }
    // getInstance : singleInstanceHolder 클래스 내의 INSTANCE 필드를 반환한다.
    // 그래서 이 메서드를 호출하면 항상 동일한 인스턴스가 반환된다.
}

public class HelloWorld{
     public static void main(String []args){
        Singleton a = Singleton.getInstance();
        Singleton b = Singleton.getInstance();
        System.out.println(a.hashCode());	// 2060468723
        System.out.println(b.hashCode());	// 2060468723
        if(a==b){
            System.out.println("true");		// true
        }
     }
}

중첩 클래스 (nested class) : 하나의 클래스 내에 다른 클래스를 정의하는 개념

 

 

 

 

 

 

데이터베이스 연결 모듈 

const URL = 'mongodb://localhost:27017/kundolapp'
const createConnection = url => ({"url" : url})
// 주어진 URL을 받아서 객체로 래핑하는 함수, 나중에 DB 연결 객체를 생성할 때 사용됨

class DB{
  constructor(url){
    if(!DB.instance){
      DB.instance = createConnection(url)
    }
    return DB.instance
  }
  connect(){
    return this.instance
  }
}
const a = new DB(URL)
const b = new DB(URL)
console.log(a === b)
//true

JavaScript를 사용하여 MongoDB 데이터베이스에 대한 연결을 관리하는 단순한 클래스를 구현하는 코드이다.

싱글톤 패턴을 사용하여 DB 연결을 관리하며, 여러 객체가 같은 연결을 공유할 수 있도록 한다.

 

 

 

 

 

 

 

싱글톤 패턴의 단점

싱글톤 패턴은 TDD를 할 때 걸림돌이 된다. (TDD를 모른다면 밑을 보시오.)

TDD를 할 때 단위테스트를 주로 하는데,

단위 테스트는 테스트가 서로 독립적이어야 함 & 테스트를 어떤 순서로든 실행할 수 있어야함

 

❗BUT❗

 

싱글톤 패턴은 미리 생성된 하나의 인스턴스를 기반으로 구현하는 패턴이므로, 각 테스트마다 '독립적인' 인스턴스를 만들기가 어렵다.

 

 

 

 

TDD란? (Test Driven Development, 테스트 주도 개발) 

https://hanamon.kr/tdd%EB%9E%80-%ED%85%8C%EC%8A%A4%ED%8A%B8-%EC%A3%BC%EB%8F%84-%EA%B0%9C%EB%B0%9C/

① 요구사항을 검증하는 자동화된 테스트 케이스를 작성 (Red)

② 그 테스트 케이스를 통과하기 위한 최소한의 코드 생성 (Green)

③ 작성한 코드를 표준에 맞도록 리팩토링 (Blue)

① ~ ③ 을 반복하는 것이다.

 

 

3단계의 개발주기를 갖는다. 

1️⃣ Red 단계 : 실패하는 테스트 코드를 먼저 작성

2️⃣ Green 단계 : 성공하기 위해 코드를 수정 

3️⃣ Blue 단계 : 중복 코드를 제거하는 등의 리팩토링 수행

 

 

 

 

 

 

 

의존성 주입 (DI, Dependency Injection)

 

 

https://velog.io/@tiger/CS-%EC%8B%B1%EA%B8%80%ED%86%A4-%ED%8C%A8%ED%84%B4-%EC%9D%98%EC%A1%B4%EC%84%B1-%EC%A3%BC%EC%9E%85

 

또한, 싱글톤 패턴은 모듈 간의 결합을 강하게 만들 수 있다는 단점이 있다.

이때 의존성 주입을 통해 모듈간의 결합을 조금 더 느슨하게 만들어 해결할 수 있다.

 

 

위 그림처럼 메인 모듈이 '직접' 다른 하위 모듈에 대한 의존성을 주기보다는 중간에 의존성 주입자가 이 부분을 가로채 메인 모듈이 '간접'적으로 의존성을 주입하는 방식이다.

이렇게 하면 메인모듈은 하위 모듈에 대한 의존성이 떨어지게 된다.

 

이를 디커플링이 된다고 한다.

 

 

 

 

 

의존성 주입의 장점

1️⃣테스팅하기 쉽고 마이그레이션하기도 수월함

왜냐면 모듈들을 쉽게 교체할 수 있는 구조가 되었기 때문에

 

(마이그레이션 : 어떤 시스템, 데이터, 소프트웨어, 서비스 등을 다른 시스템으로 이전하거나 업그레이드하는 프로세스)

 

2️⃣애플리케이션 의존성 방향이 일관된다.

3️⃣애플리케이션을 쉽게 추론할 수 있다.

4️⃣모듈간의 관계들이 조금 더 명확해짐

왜냐면 구현할 때 추상화 레이어를 넣고 이를 기반으로 구현체를 넣어주기 때문에

 

 

 

 

의존성 주입의 단점

모듈이 분리되므로 클래스 수가 늘어나 복잡성 증가 & 약간의 런타임 패널티

 

 

 

 

의존성 주입 원칙

상위 모듈은 하위 모듈에서 어떠한 것도 가져오지 않아야 한다.

또한 둘 다 추상화에 의존해야 하고, 이때 추상화는 세부 사항에 의존하지 말아야 한다.

 

 

 

 

 

 

 

 

참고

https://product.kyobobook.co.kr/detail/S000001834833

면접을 위한 CS 전공지식 노트 | 주홍철 - 교보문고

 

https://velog.io/@wngud4950/TDD%EB%9E%80

TDD, 테스트 주도 개발이란?