싱글톤(Singleton) 패턴이란?

1. 싱글톤이란?

싱글톤(Singleton)은 특정 클래스의 인스턴스를 프로그램 전체에서 단 하나만 생성되도록 보장하는 디자인 패턴이다.

 

일반적으로 객체를 생성하면 new를 사용할 때마다 새로운 인스턴스가 만들어진다.

MyClass a = new MyClass();
MyClass b = new MyClass();

이 경우 a와 b는 서로 다른 객체이다.

하지만 싱글톤으로 설계된 클래스는 여러 곳에서 사용하더라도 하나의 인스턴스만 공유해서 사용한다.

 

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2. 싱글톤은 어디에 사용할까?

싱글톤은 애플리케이션 전체에서 하나만 존재해도 되는 객체에 사용할 수 있다.

대표적인 예시는 다음과 같다.

 

① 설정(Configuration) 객체

프로그램 전체에서 공통으로 사용하는 설정 정보를 관리하는 객체이다.

애플리케이션
 ├─ A 기능 ─┐
 ├─ B 기능 ─┼──> 하나의 설정 객체
 └─ C 기능 ─┘

각 기능마다 설정 객체를 새로 만들 필요가 없기 때문에 하나를 공유할 수 있다.

 

② 로깅(Logger)

애플리케이션 곳곳에서 로그를 기록할 때 사용하는 로거 객체도 하나를 공유해서 사용할 수 있다.

log.info("회원 가입 요청");
log.info("로그인 요청");
log.error("서버 오류");

여러 곳에서 로그를 기록하지만 로깅을 위해 객체를 계속 새로 생성할 필요는 없다.

 

③ Spring Bean

Spring에서는 기본적으로 Spring Container가 Bean을 Singleton Scope로 관리한다.

예를 들어 다음과 같은 서비스가 있다고 하자.

@Service
public class MemberService {
}

Spring이 이 클래스를 Bean으로 등록하면 기본적으로 하나의 MemberService 객체를 생성하고 관리한다.

그리고 다른 객체에서 의존성 주입을 요청하면 Spring Container가 관리하고 있는 Bean을 주입해준다.

@RequiredArgsConstructor
@Service
public class MemberController {

    private final MemberService memberService;
}

이때 MemberController가 MemberService를 직접 new해서 만드는 것이 아니다.

Spring Container가 관리하고 있는 MemberService Bean을 주입해준다.

 

Spring Container
      │
      ▼
MemberService 객체 하나 생성
      │
      ├──> Controller에 주입
      ├──> 다른 Service에 주입
      └──> 다른 곳에서도 필요하면 같은 Bean 사용

이런 구조로 동작한다.

Spring에서는 개발자가 직접 싱글톤 패턴을 구현하지 않아도 Spring Container가 Bean의 생명주기와 객체 생성을 관리하면서 기본적으로 Singleton 방식으로 Bean을 관리해준다.

 

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3. 싱글톤의 장점

① 객체 생성 비용 절약

객체를 계속 새로 만들지 않고 하나를 공유하기 때문에 객체 생성에 필요한 비용을 줄일 수 있다.

② 메모리 절약

동일한 객체를 여러 개 생성하지 않기 때문에 불필요한 메모리 사용을 줄일 수 있다.

③ 공통 객체 관리

애플리케이션 전체에서 하나의 객체를 공유해야 하는 경우 편리하게 사용할 수 있다.

 

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4. 싱글톤의 단점

싱글톤이라고 해서 무조건 좋은 것은 아니다.

하나의 객체를 여러 곳에서 공유하기 때문에 객체의 상태(State)를 잘못 관리하면 문제가 발생할 수 있다.

 

public class Singleton {

    private String username;
}

 

여러 사용자가 동시에 이 객체를 사용한다면 한 사용자의 정보가 다른 사용자의 정보로 변경될 수 있다.

사용자 A
   ↓
username = "userA"

사용자 B
   ↓
username = "userB"

사용자 A의 정보가
userB로 바뀌어버릴 가능성

 

싱글톤 객체는 여러 요청이 동시에 접근해도 문제가 발생하지 않도록 공유 상태를 신중하게 관리해야 한다.

 

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5. 싱글톤과 Spring의 관계

Spring을 공부하면서 싱글톤을 이해하는 것은 매우 중요하다.

Spring에서는 Bean을 기본적으로 Singleton Scope로 관리한다.

 

MemberService service = new MemberService();

 

이렇게 하면 new를 실행할 때마다 새로운 객체가 생성된다.

Spring에서는 의존성을 주입받는다.

@RequiredArgsConstructor
@Service
public class MemberController {

    private final MemberService memberService;
}

이 경우 Spring Container가 MemberService Bean을 관리하고, 필요한 곳에 해당 Bean을 주입해준다.

Spring에서는 개발자가 직접 Singleton 클래스를 만들어 관리하기보다는 Spring Container가 객체의 생성과 생명주기를 관리하도록 맡기는 것이 일반적이다.