[Java] 객체지향 프로그래밍(OOP) - 싱글톤 패턴(Singleton Pattern)이란?

2025.10.18 - [분류 전체보기] - [Java] 객체지향 프로그래밍(OOP) - 3. 디자인 패턴이란?

[Java] 객체지향 프로그래밍(OOP) - 3. 디자인 패턴이란?

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🧩 디자인 패턴 ⑥ — 싱글톤(Singleton) 패턴

“객체를 단 하나만 만들고, 어디서든 동일한 인스턴스를 쓰자!”

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🎯 학습 목표

• 프로그램 전체에서 하나의 객체만 사용하도록 보장하는 방법을 이해한다.
• 멀티스레드 환경에서 안전한 싱글톤 구현 방법을 배운다.

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🧠 싱글톤 패턴이란?

클래스의 인스턴스를 오직 한 개만 만들고, 전역적으로 접근할 수 있게 하는 패턴

📋 정의

Ensure a class only has one instance, and provide a global point of access to it.

요소설명

이름	싱글톤(Singleton)
문제	여러 객체가 생성되면 상태 관리가 어려움
해결	객체 생성을 중앙에서 관리
결과	객체가 1개만 존재하여 일관된 상태 유지

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🧩 기본 구현법

🧱 고전적인 싱글톤 구현 방식

public class Printer {
    private static Printer printer = null;  // 유일한 인스턴스 저장 공간

    private Printer() { } // 생성자 비공개

    public static Printer getPrinter() {
        if (printer == null) {
            printer = new Printer();
        }
        return printer;
    }

    public void print(String str) {
        System.out.println(str);
    }
}

public class User {
    private String name;
    public User(String name) { this.name = name; }

    public void print() {
        Printer printer = Printer.getPrinter();
        printer.print(this.name + " print using " + printer.toString());
    }
}

 

➡️ 모든 User 객체가 같은 Printer 인스턴스를 공유함.

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⚠️ 문제점 — 멀티스레드 환경

멀티스레드 환경에서는 동시에 여러 스레드가 getPrinter()를 호출할 경우
여러 개의 인스턴스가 생성될 수 있음.

3-thread print using Printer@6653aac1
4-thread print using Printer@1deddeb6
→ 서로 다른 인스턴스 사용!

→ 서로 다른 인스턴스 사용!

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🧰 해결책

1️⃣ 정적 초기화 방식

public class Singleton {
    private static final Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton() { }
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

 

✅ 안전하지만, 프로그램 시작 시 무조건 인스턴스가 만들어짐 (비효율 가능)

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2️⃣ 동기화 방식 (Synchronized)

 

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() { }

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

✅ Thread-safe
❌ 동기화로 인해 성능 저하 가능

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3️⃣ DCL (Double-Checked Locking)

Java 5 이상에서 권장되는 고급 방법

public class Singleton {
    private volatile static Singleton instance;

    private Singleton() { }

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

 

🧩 volatile → 캐시 대신 메모리에서 직접 읽음
🧩 synchronized → 동시에 한 스레드만 접근하도록 락(lock) 걸기

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🍫 사례 2 — 초콜릿 공장 제어 시스템

초콜릿과 우유를 혼합하고 끓이는 보일러(Boiler) 는 반드시 한 개만 존재해야 한다.

public class ChocolateBoiler {
    private static ChocolateBoiler uniqueInstance;
    private boolean empty;
    private boolean boiled;

    private ChocolateBoiler() {
        empty = true;
        boiled = false;
    }

    public static ChocolateBoiler getInstance() {
        if (uniqueInstance == null)
            uniqueInstance = new ChocolateBoiler();
        return uniqueInstance;
    }

    // fill(), boil(), drain() 등 보일러 제어 코드...
}

✅ 단 하나의 보일러만 존재하므로
“중복 작업”, “데이터 불일치” 등을 방지할 수 있음.

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🔚 정리

항목내용

핵심 개념	객체를 하나만 만들고, 전역적으로 접근
장점	자원 낭비 방지, 데이터 일관성 유지
단점	테스트 어려움, 병렬 처리 시 주의 필요
대표 예시	Logger, 설정 관리자, Connection Pool 등

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