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서문
이펙티브 자바(Effective Java 3/E) ITEM 03 번을 기재합니다. 독학으로 공부하고 있어서 이해하지 못한 점을 찾아서 보완하고 있습니다. 틀린 점이 있다면 알려주시면 감사하겠습니다.
참고 자료
- 이펙티브 자바 (Effective Java 3/E 조슈아 블로크 저)
- 강의 : https://www.youtube.com/watch?v=X7RXP6EI-5E&list=PLfI752FpVCS8e5ACdi5dpwLdlVkn0QgJJ ( 백기선님 유튜브 강의 ITEM09까지 )
제 1장 객체 생성과 파괴
이 장에서는 아래와 같은 큰 3가지 관점을 제시한다.
- 객체를 만들어야 할 때와 만들지 말아야 할 때를 구분
- 올바른 객체 생성 방법과 불필요한 생성을 피하는 방법
- 제때 파괴됨을 보장하고 파괴 전에 수행해야 할 정리 작업
ITEM 03 - private 생성자나 열거 타입으로 싱글턴임을 보증하라
- 싱글톤(Singleton) 이란 인스턴스를 오직 하나만 생성할 수 있는 클래스를 말함
- 싱글톤의 전형적인 예로는 함수(item24)와 같은 무상태(stateless) 객체나 설계상 유일해야 하는 시스템 컴포넌트를 들 수 있음
- 타입을 인터페이스로 정의한 닫음 그 인터페이스를 구현해서 만든 싱글톤이 아니라면 싱글톤 인스턴스를 가짜(mock) 구현으로 대체할 수 없음
클래스를 싱글톤으로 만들면 이를 사용하는 클라이언트를 테스트하기가 어려워 질 수 있음
1. 싱글톤 생성 방법 - public static final 필드 방식
1. public static final 필드 방식
public class Elvis{
public static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
private Elvis(){}
public void leaveTheBuilding(){
System.out.println("호출이 정상적으로 작동합니다.");
}
public static void main(String[] args){
Elvis instance = Elvis.INSTANCE;
instance.leaveTheBuilding();
}
}
> 호출이 정상적으로 작동합니다.- private 생성자는 public static final 필드인 Elvis.INSTANCE를 초기화할 때 딱 한 번만 호출됨
- public 또는 protected 생성자가 없으므로 시스템에 Elvis.INSTANCE가 하나임을 보장할 수 있음
- 그러나 권한이 있는 클라이언트는 리플렉션 API(ITEM 65)인 AccessibleObject.setAccessible을 사용해 private생성자를 호출할 수 있음
- 이를 막을려면 Elvis.INSTANCE가 NULL일 때 한 번만 만들고 만약 객체가 있을 때 다시 생성하는 호출이 발생한다면 예외를 던지게 하면 됨
public static final 필드 방식의 장단점
장점
- 해당 클래스가 싱글톤임이 API에 명백하게 들어남
- final이므로 절대 다른 객체를 참조할 수 없음
- 간결성
단점
- 리플렉션으로 private 생성자에 접근하여 인스턴스를 생성할 수 있음
- 대안으로 2번 째 인스턴스가 생성될 때 예외를 던지면 됨
2. 싱글톤 생성 방법 - 정적 팩토리 방식
2. 정적 팩토리 방식의 싱글톤
public class Elvis2{
private static final Elvis2 INSTANCE = new Elvis2();
private Elvis2(){}
public static Elvis2 getInstance(){
return INSTANCE;
}
public void leaveTheBuilding(){
System.out.println("호출이 정상적으로 작동합니다.");
}
public static void main(String[] args){
Elvis2 instance = Elvis2.getInstance();
instance.leaveTheBuilding();
}
}
>호출이 정상적으로 작동합니다.Elvis.getInstance는 항상 같은 객체의 참조를 반환하므로 제 2의 Elvis 인스턴스란 결코 만들어지지 않음- 그러나 이 역시 리플렉션을 통한 예외는 똑같이 적용됨
정적 팩토리 방식의 싱글톤 장단점
장점
- API를 바꾸지 않고도 싱글톤이 아니게 변경할 수 있음
- 유일한 인스턴스를 반환하던 팩토리 메서드가 호출하는 스레드별로 다른 인스턴스를 넘겨주게 할 수 있음
- 원하면 정적 팩토리를 제네릭 싱글턴 팩토리로 만들 수 있음(ITEM30)
- 참조를 공급자(Supplier)로 사용할 수 있음
Elvis::getInstance를Supplier<Elvis>로 사용(ITEM 43,44)
단점
- 리플랙션 API를 통해 private 생성자를 호출할 수 있음
1. 리플렉션 예시
public class SingletonTest {
public static void main(String[] args) throws SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, ClassNotFoundException {
Elvis1 instance1 = Elvis.instance;
System.out.println(instance1);
// 리플렉션을 사용하여 private 생성자를 호출하는 것
try{
Constructor<Elvis> constructor = Elvis.class.getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true);
Elvis newInstance = constructor.newInstance();
System.out.println(newInstance);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
// supplier로 사용
Supplier<Elvis2> supplier = Elvis2::getInstance;
Elvis2 elvis22 = supplier.get();
System.out.println(elvis22);
}
}
-----------------------------------------------------
2. 리플렉션을 방지하는 방법
public class Elvis{
private static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
private Elvis(){
if(INSTANCE != null){
throw new AssertionError("새로운 생성자 호출 에러, 싱글톤");
}
}
public static Elvis getInstance(){ return INSTANCE;}
public void leaveTheBuilding(){ System.out.println("호출이 정상적으로 작동했습니다.");}
public static void main(String[] args){
Elvis instance = Elvis.getInstance();
instance.leaveTheBuilding();
try{
Constructor<Elvis> constructor = Elvis.class.getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true);
Elvis newInstance = constructor.newInstance();
System.out.println(newInstance);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally{
System.out.println("에러 후 시스템 종료");
}
}
}
> 호출이 정상적으로 작동했습니다.
> 에러 후 시스템 종료
>
> java.lang.reflect.InvocationTargetException
> at java.base/jdk.internal.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance0(Native Method)
> at java.base/jdk.internal.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance(NativeConstructorAccessorImpl.java:77)
> at java.base/jdk.internal.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl.newInstance(DelegatingConstructorAccessorImpl.java:45)
> at java.base/java.lang.reflect.Constructor.newInstanceWithCaller(Constructor.java:499)
> at java.base/java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:480)
> at Elvis.main(Elvis.java:25)
> Caused by: java.lang.AssertionError: 새로운 생성자 호출 에러, 싱글톤
> at Elvis.<init>(Elvis.java:13)
> ... 6 more직렬화 구현
- 위의 두가지 방식으로 직렬화를 하려면 Serializable을 구현한다고 선언하는 것만으로 부족함
- 모든 인스턴스 필드를 일시적(transient)라고 선언하고 readResolve 메서드를 제공해야 함(ITEM89)
- 이렇게 하지 않으면 직렬화된 인스턴스를 역직렬화할 때마다 새로운 인스턴스가 생성됨
- 이를 방지하려면 싱글톤을 보장하는 readResolve 메서드를 만들어야 함
private Object readResolve(){
// 진짜 Elvis를 반환하고, 가짜 Elvis는 gc에 맡김
return INSTANCE;
}싱글톤 생성 방법 3, 열거 타입 방식
1. 열거 타입 방식
public class Test{
public enum Elvis{
INSTANCE;
public void leaveTheBuilding(){
System.out.println("호출이 정상적으로 작동했습니다.");
}
}
public static void main(String[] args){
Elvis instance = Elvis.INSTANCE; // 아예 생성자가 없...
instance.leaveTheBuilding();
}
}
> 호출이 정상적으로 작동했습니다.열거 타입 방식 장단점
장점
- public 필드 방식과 비슷하지만 더 간결하고 추가 노력 없이 직렬화할 수 있음
- 더 복잡한 직렬화 상황이나 리플렉션 공격에도 제2의 인스턴스가 생기는 일을 완벽하게 막아줌
단점
- 싱글톤이 Enum 이외의 클래스를 상속해야 한다면 이 방법은 사용할 수 없음
핵심
대부분 상황에서는 원소가 하나뿐인 열거 타입이 싱글톤을 만드는 가장 좋은 방법
그러나 상황에 맞게 필드 방식과 정적 팩토리 방식을 쓰면 괜찮다.
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