이펙티브 자바를 읽고 정리한 글입니다.

아이템 3. private 생성자나 열거 타입으로 싱글턴임을 보증하라

싱글턴이란 인스턴스를 오직 하나만 생성할 수 있는 클래스를 말한다.

• 예) 함수와 같은 무상태 객체, 설계상 유일해야 하는 시스템 컴포넌트

클래스를 싱글턴으로 만들면 이를 사용하는 클라이언트를 테스트하기 어렵다.

• 타입을 인터페이스로 정의한 다음 그 인터페이스를 구현해서 만든 싱글턴이 아니라면 싱글턴 인스턴스를 가짜(mock) 구현으로 대체할 수 없기 때문이다.

싱글턴을 만드는 방식은 보통 두 가지다.

• 두 방식 모두 생성자는 private으로 감춰두고, 유일한 인스턴스에 접근할 수 있는 수단으로 public static 멤버를 하나 마련해둔다.

public static final 필드 방식

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

private 생성자는 public static final 필드인 Member.INSTANCE를 초기화할 때 딱 한 번만 호출된다.

• public이나 protected 생성자가 없으므로 Member 클래스가 초기화될 때 만들어진 인스턴스가 전체 시스템에서 하나뿐임이 보장된다.

public static 필드가 final이니 절대로 다른 객체를 참조할 수 없다.

• 클래스가 싱글턴임이 API에 명백히 드러난다는 장점이 있으며 간결하다.

리플렉션 API인 AccessibleObject.setAccessible을 사용해 private 생성자를 호출할 수 있다.

• 이러한 공격을 막기위해 생성자를 수정하여 두 번째 객체가 생성되려 할 때 예외를 던지게 하면 된다.

정적 팩터리 방식

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

Member.getInstance는 항상 같은 객체의 참조를 반환하므로 새로운 인스턴스란 결코 만들어지지 않는다.

API를 바꾸지 않고도 싱글턴이 아니게 변경할 수 있다.

• getInstance를 변경해서 스레드별로 다른 인스턴스를 넘겨주게 할 수 있다.

정적 팩터리의 메서드 참조를 공급자(supplier)로 사용할 수 있다.

Supplier<Member> singleton = Member::getInstance;

직렬화

둘 중 하나의 방식으로 만든 싱글턴 클래스를 직렬화하려면 모든 인스턴스 필드를 일시적(transient)이라고 선언하고 readResolve 메서드를 제공해야 한다.

• 이렇게 하지 않으면 직렬화된 인스턴스를 역직렬화할 때마다 새로운 인스턴스가 만들어진다.

public class Member {
    private static final Member INSTANCE = new Member();
    
    private Member() {}
    
    public static Member getInstance() { return INSTANCE; }
    
    private Object readResolve() { return INSTANCE; }
}

열거 타입 방식

public enum Member {
    INSTANCE;
}

복잡한 직렬화 상황이나 리플렉션 공격에서도 새로운 인스턴스가 생기는 일을 완벽히 해결하는 방법이다.
조금 부자연스러워 보일 수는 있으나 원소가 하나뿐인 열거 타입이 싱글턴을 만드는 가장 좋은 방법이다.
단, 싱글턴이 Enum 외의 클래스를 상속해야 한다면 이 방법은 사용할 수 없다.