[JAVA] 디자인 패턴이란 ? 자주 쓰이는 디자인 패턴은 ?

 

디자인 패턴이란 ?
프로그래밍에서 공통적인 문제를 쉽게 해결하기 위해 만들어진 가이드라인
라이브러리처럼 실제 코드를 제공하지는 않지만, 특정 유형의 문제를 해결하는 방식을 제공한다.

 

디자인 패턴을 사용하는 이유

• 재사용성: 디자인 패턴을 사용함으로써 개발자는 문제가 발생할 때마다 코드를 다시 구현하는 대신 기존 솔루션을 활용할 수 있음.
• 유지보수성: 문제를 해결하는 표준 방법을 제공하여 코드를 보다 유지보수하기 쉽게 만듦. 개발자는 해당 패턴에 익숙하므로(학습을 하였다면) 코드를 이해하고 수정하기가 더 쉽다.
• 모범 사례: 일반적인 문제에 대한 모범 사례와 검증된 해결책을 기반으로 만들어 짐. 해당 패턴을 채택함으로써 문제에 대한 효과적이고 효율적인 솔루션을 사용할 수 있다.

 

디자인 패턴 분류

 

디자인 패턴은 크게 세가지 분류로 나뉘어 진다.

생성(Creational) 패턴	구조(Structural) 패턴	행위(Behavioral) 패턴
추상 팩토리(Abstract Factory) 빌더(Builder) 팩토리 메서드(Factory Method) 프로토 타입(Prototype) 싱글톤(Singleton)	어댑터(Adapter) 브릿지(Bridge) 컴퍼지트(Composite) 데커레이터(Decorator) 퍼사드(FaA§ade) 플라이웨이트(Flyweight) 프록시(Proxy)	체인 오브 리스폰스빌리티 (Chain of Responsibility) 커맨드(Command) 인터프리터(Interpreter) 이터레이터(Iterator) 미디에이터(Mediator) 메멘토(Memento) 옵저버(Observer) 스테이트(State) 스트래티지(Strategy) 템플릿 메서드(Template Method) 비지터(Visitor)

 

 

1. 생성(Creational) 패턴

   생성 디자인 패턴은 개체의 인스턴스화 프로세스를 디자인하는데 사용된다.

 

2. 구조(Structural) 패턴

    클래스나 객체를 조합해 더 큰 구조를 만드는 패턴이다.
    예를 들어 서로 다른 인터페이스를 지닌 2개의 객체를 묶어 단일 인터페이스를 제공하거나 객체들을 서로 묶어 새로운

   기능을 제공하는 패턴이다.

3. 행위(Behavioral) 패턴

  객체나 클래스 사이의 알고리즘이나 책임 분배에 관련된 패턴이다.

  한 객체가 혼자 수행할 수 없는 작업을 여러 개의 객체로 어떻게 분배하는지, 또 그렇게 하면서도 객체 사이의 결합도를  최소화하는 것에 중점을 둔다.

 

 

23개를 다 포스팅하고 공부하기엔 힘드니까 표에 노란색으로 표시해둔 자주 쓰이는 디자인 패턴 3개 중
오늘은 싱글톤 패턴에 대하여 포스팅하겠다 . 

 

자주 쓰이는 패턴 ? 싱글톤, 빌더, 옵저버     

싱글톤 패턴

싱글톤(Singleton) 패턴의 정의는 단순하다. 객체의 인스턴스가 오직 1개만 생성되는 패턴을 의미한다. 싱글톤 패턴을 사용하는 이유나 주의할 점은 조금 후에 살펴보기로 하고, 어떻게 생겼는지 그 모습을 코드로 먼저 만나보자.

싱글톤 패턴을 구현하는 방법은 여러가지가 있지만, 여기서는 객체를 미리 생성해두고 가져오는 가장 단순하고 안전한 방법을 소개하겠다.

public class Singleton {

    private static Singleton instance = new Singleton();
    
    private Singleton() {
        // 생성자는 외부에서 호출못하게 private 으로 지정해야 한다.
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }

    public void say() {
        System.out.println("hi, there");
    }
}

싱글톤 패턴의 사용하는 이유

위와 같이 인스턴스를 오직 한 개로만 가져가면 어떤 이점이 있을까?

가장 먼저 떠올릴 수 있는 이점은 아무래도 메모리 측면일 것이다. 최초 한번의 new 연산자를 통해서 고정된 메모리 영역을 사용하기 때문에 추후 해당 객체에 접근할 때 메모리 낭비를 방지할 수 있다. 뿐만 아니라 이미 생성된 인스턴스를 활용하니 속도 측면에서도 이점이 있다고 볼 수 있다.

또다른 이점은 다른 클래스 간에 데이터 공유가 쉽다는 것이다. 싱글톤 인스턴스가 전역으로 사용되는 인스턴스이기 때문에 다른 클래스의 인스턴스들이 접근하여 사용할 수 있다. 하지만 여러 클래스의 인스턴스에서 싱글톤 인스턴스의 데이터에 동시에 접근하게 되면 동시성 문제가 발생할 수 있으니 이점을 유의해서 설계하는 것이 좋다.

이 외에도 도메인 관점에서 인스턴스가 한 개만 존재하는 것을 보증하고 싶은 경우 싱글톤 패턴을 사용하기도 한다.

싱글톤 패턴의 문제점

싱글톤 패턴을 적용하면 위와 같은 효율에서의 이점을 얻을 수 있다. 하지만 싱글톤 패턴이 다음과 같은 많은 문제점들을 수반하기 때문에 trade-off를 잘 고려해야 한다.

먼저 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 필요하다. 앞서 소개한 구현 방법외에도 정적 팩토리 메서드에서 객체 생성을 확인하고 생성자를 호출하는 경우에 멀티스레딩 환경에서 발생할 수 있는 동시성 문제 해결을 위해 syncronized 키워드를 사용해야 한다.

두 번째는 테스트하기 어렵다는 것이다. 싱글톤 인스턴스는 자원을 공유하고 있기 때문에 테스트가 결정적으로 격리된 환경에서 수행되려면 매번 인스턴스의 상태를 초기화시켜주어야 한다. 그렇지 않으면 어플리케이션 전역에서 상태를 공유하기 때문에 테스트가 온전하게 수행되지 못한다.

세 번째로는 의존 관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존하게 된다. new 키워드를 직접 사용하여 클래스 안에서 객체를 생성하고 있으므로, 이는 SOLID 원칙 중 DIP를 위반하게 되고 OCP 원칙 또한 위반할 가능성이 높다.

이외에도 자식클래스를 만들수 없다는 점과, 내부 상태를 변경하기 어렵다는 점 등 여러가지 문제들이 존재한다. 결과적으로 이러한 문제들을 안고있는 싱글톤 패턴은 유연성이 많이 떨어지는 패턴이라고 할 수 있다.

결론

싱글톤 패턴이 무엇이고, 어떤 이점과 문제점이 있는지 살펴보았다. 오직 한 개의 인스턴스 생성을 보증하여 효율을 찾을 수 있지만 그에 못지많게 수반되는 문제점도 많다. 싱글톤 패턴은 안티패턴으로 불릴 만큼 단독으로 사용한다면 객체 지향에 위반되는 사례가 많다. 스프링 컨테이너 같은 프레임워크의 도움을 받으면 싱글톤 패턴의 문제점들을 보완하면서 장점의 혜택을 누릴 수 있다. 실제로 스프링 빈은 컨테이너의 도움을 받아 싱글톤 스콥으로 관리되고 있다.

프레임워크 도움없이 싱글톤 패턴을 적용하고 싶다면, 위에서 살펴본 장단점의 trade-off를 잘 고려하여 사용하는 것이 좋을 것이다.

 

 

출처 : 싱글톤(Singleton) 패턴이란? (techcourse.co.kr)