Singleton 패턴과 synchronized (Double-Checked Locking)

Singleton 패턴과 synchronized

index
1. 간단한 Draconian synchronization
2. 더블 체크
3. 추가적인 개선
3-1. Early Initialization
3-2. Initialization on Demand
3-3. Enum Singleton

간단한 Draconian synchronization ↑

public class DraconianSingleton {
    private static DraconianSingleton instance;

    public static synchronized DraconianSingleton getInstance(){
        if( instance == null ) {
            instance = new DraconianSingleton();
        }
        return instance;
    }
    // other methods
}

이 클래스는 쓰레드 안전해졌지만, 명백한 성능상의 약점을 찾을 수 있다. 우리가 싱글톤의 인스턴스를 얻으려고 할 때마다, 잠재적으로 불필요한 락이 필요하다.

Double-Check Locking ↑

약점을 개선하기 위해서, 첫 부분에서 객체를 만들어야 하는 지를 먼저 확인하고 객체를 만들어야 할때만 락을 얻어야 하도록 만들 수 있다. --- 1
더 나아가서, 연산의 원자성을 유지하기 위해서 동기화 블록에 들어가자마자 같은 확인 작업을 수행할 수 있다. --- 2

public class DclSingleton {
    private static volatile DclSingleton instance;
    public static DclSingleton getInstance() {
        if( instance == null ) {                    // --- 1
            synchronized (DclSingleton.class) {
                if (instance == null) {             // --- 2
                    instance = new DclSingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    // private constructor and other methods...
}

이 패턴을 사용할 때는 반드시 필드를 volatile로 해야 한다. volatile 키워드를 이용해서 캐시 불일치 이슈를 방지 할 수 있다. 실제로 자바 메모리 모델은 부분적으로 초기화 된 객체의 발행을 허용하기 때문에 파악하기 어려운 버그를 만들어 낼 수 있다.

다른 대안 ↑

더블 체크 버전도 더 속도를 높일 수 있다. 최소 2개의 이슈가 있다.

제대로 작동하기 위해서는 volatile 키워드가 필요하기 때문에, Java 1.4 와 더 낮은 버전들에서는 호환되지 않는다.
약간 조잡하기 때문에 코드 가독성이 떨어진다.

이런 결점들이 없는 다른 옵션들을 살펴볼 것이다. 아래의 메소드들은 동기화 작업을 JVM에 위임한다.

Early Initialization ↑

쓰레드 안전성을 얻는 가장 쉬운 방법은 인라인으로 코드를 만들 거나, 동일한 static 블록을 이용할 수 있다. static 필드와 블록들은 하나씩 차례대로 초기화 된다는 점을 활용한다.

public class EarlyInitSingleton {
    private static final EarlyInitSingleton INSTANCE = new EarlyInitSingleton();
    public static EarlyInitSingleton getInstance()
    {
        return INSTANCE;
    }
    // private constructor and other methods...
}

Initialization on Demand (Lazy Initialization)↑

클래스 초기화는 그 메소드들이나 필드들 중 하나에 접근하는 첫 순간에 일어나기 때문에, 늦은 초기화(lazy initialization) 을 구현하기 위해서 중첩 스태틱 클래스를 이용할 수 있다.

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

    // private constructor and other methods...
}

Enum Singleton ↑

singleton 을 작성할 때 가장 쉬운 방법은 class 대신에 enum 클래스를 사용하는 방법이다. 작성할 때에는 가장 간결하고 안전한 방법이다.

public enum EnumSingleton {
    INSTANCE;

    // other methods...
}

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