[이펙티브 자바]아이템3 private 생성자나 열거 타입으로 싱글턴임을 보증하라

싱글턴이란?

인스턴스를 오직 하나만 생성할 수 있는 클래스

싱글턴 사용 이유

한번의 객체 생성으로 재 사용이 가능하기 때문에 메모리 낭비를 방지할 수 있다.

또한 싱글톤으로 생성된 객체는 무조건 한번 생성으로 전역성을 띄기에 다른 객체와 공유가 용이하다.

싱글턴의 한계

1. **private 생성자를 가지고 있기 때문에 상속할 수 없다.**private 생성자는 오직 싱글톤 클래스 자신만이 자기 오브젝트를 만들도록 제한한다.문제는 private 생성자를 가진 클래스는 다른 생성자가 없다면 객체지향의 장점인 상속과 다형성 사용이 불가능하다는 점이다.
2. **싱글턴은 테스트하기가 어렵다.**클래스를 싱글턴으로 만들면 이를 사용하는 클라이언트를 테스트 하기가 어려울 수 있다.만들어지는 방식이 제한적이기 떄문에 테스트에서 사용될 때 가짜 구현(mock Object)으로 대체하기가 어렵다.
3. **서버환경에서는 싱글턴이 하나만 만들어지는 것을 보장하지 못한다.**서버에서 클래스 로더를 어떻게 구성하고 있느냐에 따라서, 혹은 여러 개의 JVM에 분산되어 설치가 되는 경우에 싱글턴 클래스임에도 불구하고 하나 이상의 오브젝트가 만들어질 수 있다.
4. **싱글톤의 사용은 전역 상태를 만들 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.**아무 객체나 자유롭게 접근하고 수정하고 공유할 수 있는 전역 상태를 갖는 것은 객체지향 프로그래밍에서는 권장되지 않는 프로그래밍 모델이다. 대신 static 필드와 메소드로만 구성된 클래스를 사용하는 것을 권장한다.

싱글턴을 만드는 방식

1. public static final 필드 방식의 싱글턴

   public class Elvis {
   	public static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
   	private Elvis() { ... }
   
   	public void leaveTheBuilding()
   }
   

   private 생성자는 public static final필드인 Elvis.INSTANCE를 초기화할 때 딱 한 번만 호출된다.

   @Test
   	public void singletonTest(){
   		Elvis elvis1 = Elvis.INSTANCE;
   		Elvis elvis2 = Elvis.INSTANCE;
   
   		assertSame(elvis1, elvis2); // SUCCESS
   	}
   

   예외리플렉션 API: java.lang.reflect, class 객체가 주어지면, 해당 클래스의 인스턴스를 생성하거나 메소드를 호출하거나, 필드에 접근할 수 있다.해결 방법

   private Elvis() {
   	if(INSTANCE != null){
   		throw new RuntimeException("생성자를 호출할 수 없습니다!");
   	}
   }
   

2. 생성자를 수정하여 두 번째 객체가 생성되려 할 때 예외를 던지게 하면 된다.
3. Constructor<Elvis> constructor = (Constructor<Elvis>) elvis2.getClass().getDeclaredConstructor(); constructor.setAccessible(true); Elvis elvis3 = constructor.newInstance(); assertNotSame(elvis2, elvis3); // FAIL
4. 리플렉션 API인 AccessibleObject.setAccessible을 사용해 private 생성자를 호출할 수 있다.
5. public이나 protected 생성자가 없으므로 Elvis클래스가 초기화될 때 만들어진 인스턴스가 전체 시스템에서 하나뿐임이 보장된다.
6. public static final 필드 방식의 싱글턴
7. 정적 팩터리 메서드를 public static 멤버로 제공하는 방식

정적 팩터리 방식의 싱글턴

public class Elvis {
	private static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
	private Elvis() { ... }
	public static Elvis getInstance() { return INSTANCE; }

	public void leaveTheBuilding()
}

Elvis.getInstance()는 항상 같은 객체의 참조를 반환하므로 제2의 Elvis인스턴스는 만들어지지 않는다.

(리플렉션을 통한 예외는 똑같이 적용된다.)

@Test
	public void getInstance() {
		Elvis elvis1 = Elvis.getInstance();
		Elvis elvis2 = Elvis.getInstance();

		assertSame(elvis1, elvis2); // SUCCESS
	}

장점

1. API를 바꾸지 않고도 싱글턴이 아니게 변경할 수 있다.유일한 인스턴스를 반환하던 팩터리 메서드가 호출하는 스레드 별로 다른 인스턴스를 넘겨주게 할 수 있다.
2. (getInstance()호출부 수정 없이 내부에서 private static 이 아닌 새 인스턴스를 생성해주면 된다)
3. 원한다면 정적 팩터리를 제네릭 싱글턴 팩터리로 만들 수 있다.
4. 정적 팩터리의 메서드 참조를 공급자(supplier)로 사용할 수 있다.

   ```java
   Supplier<Elvis> elvisSupplier = Elvis::getInstance;
   Elvis elvis = elvisSupplier.get();
   

   메서드에 대한 레퍼런스를 Supplier타입으로 만듦.private Obejct readResolve() { return INSTANCE; }
5. 1. **원소가 하나인 열거 타입을 선언하는 방식**
6. ### 두 방식의 문제점 직렬화 **각 클래스를 직렬화한 후 역직렬화할 때 새로운 인스턴스를 만들어서 반환한다.역직렬화는 기본 생성자를 호출하지 않고 값을 복사해서 새로운 인스턴스를 반환한다.** 이를 방지하기 위해 `readResolve` 에서 싱글턴 인스턴스를 반환하고, 모든 필드에 `transient`(직렬화 제외) 키워드를 넣는다. 가짜 `Elvis`탄생을 예방하고 싶다면 `Elvis` 클래스에 다음의 `readResolve` 메서드를 추가하자 ### 역직렬화시 반드시 호출되는 `readResolve` 메소드를 싱글턴을 리턴하도록 수정
7. Supplier: get메서드 만을 가지고 아무 type이나 리턴할 수 있는 인터페이스.

대부분의 상황에서 원소가 하나뿐인 열거 타입이 싱글턴을 만드는 가장 좋은 방법이다.

public enum Elvis {
	INSTANCE;

	public String getName() {
		return "Elvis";
	}

	public void leaveTheBuilding() { ... }
}

String name = Elvis.INSTANCE.getName();

Elvis 타입의 인스턴스는 INSTANCE 하나뿐. 더이상 만들 수 없다.

복잡한 직렬화 상황이나 리플렉션 공격에서도 제2의 인스턴스가 생기는 일을 완벽히 막아준다.

단점

만들려는 싱글턴이 Enum 이외의 다른 상위 클래스를 상속해야 한다면 이 방법은 사용할 수 없다.

⇒ 확장성을 위해 이 방법은 생각 안 하는 게 좋겠다는 개인적인 생각

궁금한 점

싱글톤을 써도 아무 문제 없는 상황은?(스프링이 빈 관리를 통해 싱글톤을 보장해주는 것은 알고 있음)