[아이템 3] 생성자나 열거 타입으로 싱글톤임을 보증하라
싱글톤(Singleton)
인스턴스를 오직 하나만 생성할 수 있는 클래스
싱글톤의 전형적인 예
- 무상태(stateless) 객체
- 설계상 유일해야 하는 시스템 컴포넌트
그런데, 클래스를 싱글톤으로 만들면 이를 사용하는 클라이언트(client)를 테스트하기가 어려워질 수 있다.
(타입을 인터페이스로 정의한 다음 그 인터페이스를 구현해서 만든 싱글톤이 아니라면 싱글톤 인스턴스를 가짜(mock)구현으로 대체할 수 없기 때문)
싱글톤을 만드는 방식은 총 세개라고 할 수 있겠다.
- public static final 필드 방식의 싱글톤
- 정적 팩토리 방식의 싱글톤
- 열거 타입 방식의 싱글톤 (바람직한 방법)
1, 2번 모두 생성자는 private으로 감춰두고, 유일한 인스턴스에 접근할 수 있는 수단으로 public static 멤버롤 하나 마련해둔다.
#1 public static final 필드 방식의 싱글톤
public class Elvis{
public static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
private Elvis(){...}
public void leaveTheBuilding(){...}
}private 생성자는 public static final 필드인 Elvis.INSTANCE를 초기화할 때 딱 한번만 호출된다.
public이나 protected 생성자가 없으므로 Elvis 클래스가 초기화될 때 만들어진 인스턴스가 전체 시스템에서 하나뿐임이 보장된다.
클라이언트는 손쓸 방법이 없다.
(AccessibleObject.setAccessible을 사용하는 경우는 제외)
AccessibleObject.setAccessible 공격을 방어하려면 생성자를 수정하여 두 번째 객체가 생성되려 할 때 예외를 던지게 한다.
장점
- 해당 클래스가 싱글톤임이 API에 명백히 드러난다는 점.
- 간결함
#2 정적 팩토리 방식의 싱글톤
public class Elvis{
private static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
private Elvis(){...}
public static Elvis getInstance() { return INSTANCE; }
public void leaveTheBuilding(){ ... }
}Elvis.getInstance는 항상 같은 객체의 참조를 반환하므로 제 2의 Elvis 인스턴스란 결코 만들어지지 않는다.
(역시 리플렉션을 통한 예외는 동일하게 적용된다)
장점
- API를 바꾸지 않고도 싱글톤이 아니게 변경할 수 있다는 점
- 유일한 인스턴스를 반환하던 팩토리 메소드가 호출하는 스레드별로 다른 인스턴스를 넘겨주게 할 수 있다.
- 원한다면 정적 팩토리를 제너릭 싱글톤 팩토리로 만들 수 있다는 점
- 정적 팩토리의 메소드 참조를 공급자(supplier)로 사용할 수 있다는 점
공급자(Supplier)
다음은 Supplier<T>의 내부 코드
@FunctionalInterface
public interface Supplier<T>{
/**
*Gets a result
*@return a result
*/
T get();
}인터페이스에는 다음과 같은 추상 메소드가 존재
T get(); //매개 변수가 없고, 단순히 무엇인가를 반환할 때다른 함수형 인터페이스들의 추상메소드는 모두 매개변수를 받았는데, Supplier<T>는 특이하게 매개변수를 받지 않고 단순히 무엇인가를 반환하는 추상 메소드가 존재한다.
Supplier<T> 인터페이스는 추상 메소드 get()을 통해 Lazy Evaluation이 가능하다.
Lazy Evaluation : 불필요한 연산을 피하기 위해 연산을 지연시키는 것을 말한다.
즉, '불필요한 연산을 피한다' 라는 의미
위 둘 중 하나의 방식으로 만든 싱글톤 클래스를 직렬화하려면 단순히 Serializable을 구현한다고 선언하는 것만으로는 부족하다.
모든 인스턴스 필드를 일시적(transient)이라고 선언하고 readResolve 메소드를 제공해야 한다.
이렇게 하지 않으면 직렬화된 인스턴스를 역직렬화할 때마다 새로운 인스턴스가 만들어진다.
직렬화(Serializable)
자바 직렬화란 자바 시스템 내부에서 사용되는 객체 또는 데이터를 외부의 자바 시스템에서도 사용할 수 있도록 바이트(byte) 형태로 데이터 변환하는 기술과 바이트로 변환된 데이터를 다시 객체로 변환하는 기술(역직렬화)을 아울러 이야기 한다.
시스템적으로 이야기하자면 JVM의 메모리 상주되어 있는 객체 데이터를 바이트 형태로 변환하는 기술과 직렬화된 바이트 형태의 데이터를 객체로 변환해서 JVM으로 상주시키는 형태를 같이 이야기 한다.
#3 열거 타입 방식의 싱글톤
public enum Elvis{
INSTANCE;
public void leaveTheBuilding() { ... }
}public 필드 방식과 비슷하지만, 더 간결하고, 추가 노력 없이 직렬화 가능
복잡한 직렬화 상황이나 리플렉션 공격에서도 제 2의 인스턴스가 생기는 일을 방지
대부분 상황에서는 원소가 하나뿐인 열거 타입이 싱글톤을 만드는 가장 좋은 방법이다.
단, 만드려는 싱글톤이 Enum 외의 클래스를 상속 받아야 한다면 이 방법은 사용할 수 없다
(열거 타입이 다른 인터페이스를 구현하도록 선언할 수는 있다.)