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Java에서의 디자인 패턴 중 싱글턴(Singleton) 패턴 구현하기

싱글턴(Singleton) 패턴은 객체의 인스턴스를 하나만 생성하여 애플리케이션 전역에서 공유할 수 있도록 설계하는 디자인 패턴입니다. 이 블로그에서는 Java에서의 디자인 패턴 중 싱글턴(Singleton) 패턴 구현하기 방법에 대해 알아 보겠습니다.

1. 싱글턴 패턴이란?

싱글턴 패턴은 다음과 같은 조건을 만족하는 디자인 패턴입니다

클래스의 인스턴스가 하나만 생성되도록 합니다.
애플리케이션 전역에서 해당 인스턴스에 접근이 가능합니다.

이 패턴은 주로 다음과 같은 경우에 사용됩니다

전역적으로 하나의 리소스(예: 데이터베이스 연결, 설정 정보)를 공유해야 할 때 사용합니다.
상태를 유지하거나 동기화된 접근이 필요한 객체가 있을 때 사용합니다.

2. 싱글턴 패턴 구현 방법

싱글턴 패턴을 구현하는 방법에는 여러 가지가 있지만, 여기서는 대표적인 세 가지 방법을 소개합니다.

2.1. 기본 싱글턴 구현 (Eager Initialization)

이 방식은 클래스가 로드될 때 인스턴스를 생성하는 방식입니다.

public class Singleton {
    // 정적 필드에 인스턴스 생성
    private static final Singleton instance = new Singleton();

    // private 생성자로 외부 인스턴스 생성 차단
    private Singleton() {
    }

    // 정적 메서드로 인스턴스 반환
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

장점

구현이 간단하며, 멀티스레드 환경에서 안전합니다.

단점

클래스가 사용되지 않더라도 인스턴스를 생성하므로 메모리가 낭비될 수 있습니다.

2.2. 지연 초기화(Lazy Initialization)

필요할 때만 인스턴스를 생성하는 방식입니다.

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

장점

클래스가 사용될 때만 인스턴스를 생성하므로 메모리 효율적입니다.

단점

멀티스레드 환경에서는 안전하지 않으므로 동기화가 필요합니다.

2.3. 스레드 안전한 싱글턴 (Thread-Safe Singleton)

멀티스레드 환경에서 안전하게 싱글턴을 구현하는 방법입니다.

동기화 블록 사용

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

이중 검증(Double-Checked Locking)

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

장점