Java 싱글톤 패턴 구현하기

싱글톤 패턴은 클래스의 인스턴스가 하나만 존재하도록 보장하는 디자인 패턴입니다.

Static 초기화 블록을 이용한 구현

클래스 로딩 시점에 인스턴스를 생성하는 방법입니다.

public class PhotoManager {

    private static final PhotoManager sInstance;
    private static final TimeUnit KEEP_ALIVE_TIME_UNIT;

    static {
        // 상수 초기화
        KEEP_ALIVE_TIME_UNIT = TimeUnit.SECONDS;

        // 싱글톤 인스턴스 생성
        sInstance = new PhotoManager();
    }

    // private 생성자
    private PhotoManager() {
        // 초기화 로직
    }

    public static PhotoManager getInstance() {
        return sInstance;
    }
}

다양한 싱글톤 구현 방법

1. Eager Initialization (즉시 초기화)

public class Singleton {
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

장점: 간단하고 스레드 안전 단점: 사용하지 않아도 인스턴스 생성됨

2. Lazy Initialization with synchronized

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

장점: 필요할 때만 생성 단점: 매번 동기화 오버헤드

3. 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: Lazy + 효율적인 동기화 주의: volatile 키워드 필수 (Java 5+)

4. Initialization-on-demand Holder (권장)

public class Singleton {
    private Singleton() {}

    private static class Holder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return Holder.INSTANCE;
    }
}

장점:

Lazy initialization
스레드 안전 (클래스 로딩 메커니즘 활용)
동기화 오버헤드 없음

5. Enum Singleton (Effective Java 권장)

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    public void doSomething() {
        // 메서드 구현
    }
}

장점:

직렬화 안전
리플렉션 공격 방어
가장 간결함

사용:

Singleton.INSTANCE.doSomething();

구현 방법 비교

방법	Lazy	스레드 안전	직렬화 안전	복잡도
Eager	X	O	X	낮음
Synchronized	O	O	X	낮음
Double-Checked	O	O	X	중간
Holder	O	O	X	낮음
Enum	X	O	O	낮음

직렬화 문제 해결

Enum 외의 방법에서 직렬화 시 새 인스턴스가 생성되는 것을 방지:

public class Singleton implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }

    // 역직렬화 시 기존 인스턴스 반환
    protected Object readResolve() {
        return INSTANCE;
    }
}

권장사항

대부분의 경우: Holder 패턴 사용
직렬화가 필요한 경우: Enum 싱글톤 사용
Spring 환경: 스프링 빈으로 관리 (기본이 싱글톤 스코프)

주의사항

싱글톤은 전역 상태를 만들어 테스트를 어렵게 할 수 있습니다.
가능하면 의존성 주입(DI)을 고려하세요.
멀티스레드 환경에서는 상태 관리에 주의하세요.