[Java] Singleton 생성 방법

정리

Eager initialization (이른 초기화 방식)

public class Singleton {

  private static Singleton instance = new Singleton();
  
  private Singleton() {}

  public static Singleton getInstance() {
      return instance;
  }
}
  • 싱글톤 객체를 미리 생성하는 기본적인 Singleton 방식
  • 장점
    • 클래스 로더에 의해 클래스가 최초 로딩 될 때 객체 생성됨으로 Thread-safe
  • 단점
    • 싱글톤객체 사용유무와 관계 없이 클래스 로딩 시점에 생성 되기 때문에 메모리를 항상 점유하고 있어서 비효율적

Lazy initialization (늦은 초기화 방식)

public class Singleton {

    private static Singleton instance;

    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}
  • 장점
    • 싱글톤 객체가 필요할 때 인스턴스 생성
    • 메모리 누수 방지
  • 단점
    • muilti thread 방식에서는 안전하지 않음
    • 동일 시점에 getInstance() 호출 시 인스턴스가 두 번 생길 위험이 있음

Thread safe Lazy initialization (스레드 안전한 늦은 초기화)

public class Singleton {

    private static Singleton instance;

    private Singleton(){}

    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if(instance == null){
          instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}
  • 장점
    • Lazy initialization 방식에서 thread-safe하지 않은 점을 보완
  • 단점
    • synchronized 사용 시 내부적으로 많은 cost 발생
    • 많은 thread 들이 getInstance()를 호출하게 되면 프로그램 전반적인 성능저하가 발생

DCL(Double Checked Locking)

public class Singleton {
  private volatile static Singleton instance;
  
  private Singeton() {}
  
  public static Singleton getInstance() {
    if (instance == null)  {
        synchronized(Singleton.class) {
          if (instance == null) {
              instance == new Singleton();  
          }
        }
    }
    return instance;
  }
}
  • Thread safe Lazy initialization 의 성능저하를 보완 한 방법
  • 현재 broken idiom, 사용 권고하지 않음
  • DCL 는 자바 1.4 이전 버전에서는 사용할 수 없음
    • 자바 1.4 이전의 JVM 에서는 volatile 키워드를 사용하더라도 동기화가 잘 되지 않을 수 있음

Enum initialization (Enum 초기화)

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}
  • 모든 enum type들은 프로그램 내에서 한번만 초기화되는 점을 이용해 싱글톤을 구현
  • 장점
    • 리플렉션을 통해 싱글톤을 깨트리는 공격에 안전
    • 직렬화 보장
  • 단점
    • 싱글톤 초기화 과정에 다른 의존성이 끼어들 가능성이 높다.
    • Enum 초기화는 컴파일 타임에 결정되므로 매번 메소드 등을 호출할 때 Context 정보를 넘겨야 하는 비효율적 상황이 발생 할 수 있다.

Initialization on demand holder idiom (holder에 의한 초기화)

public class Singleton {
  
  private Singleton() {}
  
  public static Singleton getInstance() {
    return LazyHolder.INSTANCE;
  }
  
  private static class LazyHolder {
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
  }
}
  • 현재까지 가장 많이 사용되는 방법
  • 장점
    • Singleton 클래스에는 LazyHolder 클래스의 변수가 없기 때문에 Singleton 클래스 로딩 시 LazyHolder 클래스를 초기화하지 않음
    • Class를 로딩하고 초기화하는 시점은 thread-safe를 보장
    • holder 안에 선언된 instance가 static이기 때문에 클래스 로딩 시점에 한번만 호출
      • final을 써서 다시 값이 할당되지 않도록 함
  • 단점
    • 리플렉션을 이용한 내부 생성자 호출 가능
    • 역직렬화가 수행될 때마다 새로운 객체 생성

결론

  • LaszHolder : 성능이 중요시 되는 환경
  • Enum : 직렬화, 안정성 중요시 되는 환경

참고