아이템3. private 생성자나 열거 타입으로 싱글턴임을 보증하라

싱글턴(singleton)

인스턴스를 오직 하나만 생성할 수 있는 클래스

• 무상태(stateless) 객체
• 설계상 유일해야 하는 시스템 컴포넌트

 

싱글턴을 생성하는 방식

1. public static final 필드 방식

public class Elvis {
    public static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
    private Elvis() {
        // private 생성자는 Elvis.INSTANCE 를 초기화할 때 딱 한 번 호출된다.
    }

    public void leaveTheBuilding() {

    }
}

 

private 생성자는 public static final 필드를 초기화할 때 딱 한 번만 호출된다. public이나 protected 생성자가 없으므로 클래스가 초기화될 때 만들어진 인스턴스가 전체 시스쳄에서 하나뿐임이 보장된다.

 

예외는 단 한 가지, 권한이 있는 클라이언트는 리플렉션 API인 AccessibleObject.setAccessible을 사용해 private 생성자를 호출할 수 있다. 이러한 공격을 방어하려면 생성자를 수정하여 두 번째 객체가 생성되려 할 때 예외를 던지게 하면 된다.

 

장점

• public static 필드가 final이므로 다른 객체를 참조할 수 없다.
• 간결하다.

 

2. 정적 팩터리 방식

public class Elvis2 {
    private static final Elvis2 INSTANCE = new Elvis2();

    private Elvis2() {

    }

    public static Elvis2 getInstance() {
        // 항상 같은 객체의 참조를 반환하므로 제2의 Elvis2 인스턴스는 만들어지지 않는다.
        return INSTANCE;
    }

    public void leaveTheBuilding() {

    }
}

 

Elvis2.getInstantce는 항상 같은 객체의 참조를 반환하므로 제 2의 Elvis2 인스턴스는 만들어지지 않는다.(리플렉션을 통한 예외는 똑같이 적용된다.)

 

장점

• API를 바꾸지 않고도 싱글턴이 아니게 변경 가능하다.
• 정적 팩터리를 제네릭 싱글턴 팩터리로 만들 수 있다.
• 정적 팩터리의 메서드 참조를 공급자(supplier)로 사용할 수 있다.

 

싱글턴 클래스를 직렬화하려면 단순히 Serializable을 구현한다고 선언하는 것만으로는 부족하다. 모든 인스턴스 필드를 일시적(transient)이라고 선언하고 readResolve 메서드를 제공해야 한다. 이렇게 하지 않으면 직렬화된 인스턴스를 역직렬화할 때마다 새로운 인스턴스가 만들어진다.

 

public class Elvis3 implements Serializable {
    private static final Elvis3 INSTANCE = new Elvis3();

    private Elvis3() {

    }

    public static Elvis3 getInstance() {
        return INSTANCE;
    }

    private Object readResolve() { // 싱글턴임을 보장해주는 메서드
        // 진짜 Elvis3를 반환하고 가짜 Elvis3는 가비지 컬렉터에 맡긴다.
        return INSTANCE;
    }
}

 

3. 열거 타입 방식

public enum Elvis4 {
    INSTANCE;

    public void leaveTheBuilding() {
        
    }
}

 

public 필드 방식과 비슷하지만, 더 간결하고, 추가 노력 없이 직렬화 할 수 있다. 아주 복잡한 직렬화 상황이나 리플렉션 공격에서도 제2의 인스턴스가 생기는 일을 완벽히 막아준다. 대부분 상황에서는 원소가 하나뿐인 열거 타입이 싱글턴을 만드는 가장 좋은 방법이다.

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무상태 관련 참고

https://velog.io/@woply/%EC%8B%B1%EA%B8%80%ED%86%A4-%ED%8C%A8%ED%84%B4%EC%97%90-%EB%AC%B4%EC%83%81%ED%83%9Cstateless%EA%B0%80-%ED%95%84%EC%9A%94%ED%95%9C-%EC%9D%B4%EC%9C%A0

 

 

리플렉션 API

리플렉션은 런타임에 특정 클래스, 메서드, 필드 등의 정보에 접근할 수 있도록 하는 Java의 API이다. 애플리케이션이 실행될 때 JVM의 메모리에는 바이트 코드로 변환된 소스코드의 클래스, 메서드, 필드 등의 정보들이 메타데이터를 포함하여 메모리의 static 영역에 적재되는데, 리플렉션은 런타임에 해당 메타데이터의 정보에 접근해 특정 클래스에 대한 정보를 획득한다.