디자인패턴 공부내용 정리 : 싱글톤 패턴

개요

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이번에는, 생성 패턴 중 하나인 싱글톤 패턴에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

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왜 나오게 됬는가?

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싱글톤 패턴은, 여러 객체에서 데이터를 공유해서 써야하는데 단 1개만 생성해서 써야할때 어떻게 해야할까 라는 고민에서 나오게 된 패턴입니다. (OOP의 전역변수 라는 느낌으로 생각하시면 됩니다.)

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주로, 여러곳에서 쓰이는 설정 정보나, 다른곳에서도 공통적으로 쓰이는 데이터베이스 설정 객체와 같은 정보들을 공유할 때 사용되게 됩니다.

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문제 상황

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먼저 아래의 상황을 한번 가정 해봅시다.

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당신이 앱을 개발한다고 가정을 해봅시다.

그런데, 앱에 있는 여러 클래스에서 앱에서 전역으로 쓰이는 설정정보를 읽고 써야하는 상황이 닥쳤습니다.

이럴때 당신은 어떻게 하겠습니까?

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위와 같은 상황에 처했을때 과연 어떻게 해결하면 되는것일까요?

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해결법

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모든 클래스에서 접근 가능한 전역객체를 만들면 됩니다. 또한 객체를 생성할때, 딱 1개만 생성되게 강제를 시키면 됩니다.

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구현

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일단 싱글톤 패턴은 아래와 같이 간단하게 구현이 가능합니다.

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public class ConfigContext {

  private static ConfigContext configInstance;

  private ConfigContext() {

  }


  public static synchronized ConfigContext getInstance() {
    if(configInstance == null) {
      configInstance = new ConfigContext();
    }
    return configInstance;
  }
}

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먼저, 다른 객체에서 객체 생성을 할 수 없게, private 로 생성자를 만들어 줍니다.

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그리고 나서, 실제로 생성된 객체를 반환하는 getInstance() 함수를 구현합니다. 이때, 객체가 생성되지 않은 경우 객체를 생성해서 반환을 해주고 이미 객체가 생성된 경우에는 만들어진 객체를 반환하게 구현합니다.

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여기서, synchronized 라는 키워드가 보이는데, 이는 다른 여러 스레드에서 해당 객체에 동시접근하는 경우 Race condition이 발생할 수 있기 때문에 synchronized 를 이용해서 동기화를 해주게 됩니다.

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예시

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일단 싱글톤을 사용하는 예시 코드로 안드로이드(AOSP)의 Choreographer 라는 클래스를 예로 들도록 하겠습니다.

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Choreographer 클래스는 실제 모바일 화면의 입출력과 관련된 클래스로 하드웨어의 vsync 신호(화면 수직동기화 신호)를 받고 그에 따른 동작을 세팅할 수 있는 콜백 함수들이 있는 클래스 입니다.

(실제 코드는 https://github.com/aosp-mirror/platform_frameworks_base/blob/master/core/java/android/view/Choreographer.java 여기에 있습니다.)

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주로, FPS(1초에 몇 프레임이 나오는지)와 같은 정보들을 측정할때 사용하는 클래스입니다.

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안드로이드 에서는 해당 클래스를 통해서만 vsync 신호가 전송되야 되므로, 단 1개의 객체만 생성이 되야 합니다. 따라서, 싱글톤 패턴을 사용하기 적합하다 할 수 있겠습니다.

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실제로 Choreographer 클래스는 아래와 같이 싱글톤 객체를 생성합니다.

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public final class Choreographer {
    private static final String TAG = "Choreographer";

    ...

      private static final ThreadLocal<Choreographer> sSfThreadInstance =
            new ThreadLocal<Choreographer>() {
                @Override
                protected Choreographer initialValue() {
                    Looper looper = Looper.myLooper();
                    if (looper == null) {
                        throw new IllegalStateException("The current thread must have a looper!");
                    }
                    return new Choreographer(looper, VSYNC_SOURCE_SURFACE_FLINGER);
                }
            };


      .....

      private Choreographer(Looper looper, int vsyncSource) {
          mLooper = looper;
          mHandler = new FrameHandler(looper);
          mDisplayEventReceiver = USE_VSYNC
            ? new FrameDisplayEventReceiver(looper, vsyncSource)
            : null;
          mLastFrameTimeNanos = Long.MIN_VALUE;

          mFrameIntervalNanos = (long)(1000000000 / getRefreshRate());

          mCallbackQueues = new CallbackQueue[CALLBACK_LAST + 1];
          for (int i = 0; i <= CALLBACK_LAST; i++) {
            mCallbackQueues[i] = new CallbackQueue();
          }
          // b/68769804: For low FPS experiments.
          setFPSDivisor(SystemProperties.getInt(ThreadedRenderer.DEBUG_FPS_DIVISOR, 1));
     }
}

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또한, 스프링에서 Bean 으로 등록된 객체들도, 기본적으로 싱글톤 객체로 생성이 됩니다.

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출처

1. https://refactoring.guru/design-patterns/singleton
2. https://github.com/aosp-mirror/platform_frameworks_base/blob/master/core/java/android/view/Choreographer.java