[CS스터디] 디자인 패턴 - 싱글톤 패턴 (singleton pattern)

내용출처: 면접을 위한 CS 전공지식 노트디자인 패턴, 운영체제, 데이터베이스, 자료 구조, 네트워크, 개발자 면접

 

• 저자 주홍철
• 출판 길벗
• 발행 2022.04.28.

디자인 패턴이란?

프로그램을 설계할 때 발생했던 문제점들을 객체 간의 상호 관계 등을 이용하여 해결할 수 있도록 하나의 규약 형태로 만들어놓은 것.

1.1.1 싱글톤 패턴 - singleton pattern

하나의 클래스에 단 하나의 인스턴스만 가지는 패턴.

하나의 인스턴스를 만들어놓고 해당 인스턴스를 다른 모듈들이 공유하며 사용하기 때문에 인스턴스를 생성할 때 드는 비용이 줄어드는 장점, 의존성이 높아진다는 단점이 있다.

자바스크립트

자바스크립트는 리터럴 {} 또는 new Object로 객체를 생성하게 되면 다른 어떤 객체와도 같지 않기 때문에 이 자체만으로 싱글 톤 패턴을 구현할 수 있다.

const obj = {
	a: 27
}
const obj2 = {
	a: 27
}
console.log(obj === obj)
///false

보통은 아래의 방식으로 구현한다.

Class Singleton {
	constructor(){
		if(!Singleton.instance) {
			Singleton.instance = this
		}
		return Single.instance
	}
	getInstance() {
		return this.instance
	}
}

const a = new Singleton()
const b = new Singleton()

console.log(a===b) 
//true. 단 하나의 인스턴스를 가지니까!!

싱글톤 패턴은 데이터베이스 연결 모듈에 많이 쓰인다.

const URL = 'DB주소'
const createConnection = url => ({"url" : url})
create DB {
	constructor(url){
		if(!DB.instance){
				DB.instance = createConnection(url)
		}
		return DB.instance
	}
	connect() {
		return this.instance
	}
}

const a = new DB(URL)
const b = new DB(URL)
console.log( a === b ) //true!!!! 같은 인스턴스다.

자바

Class Singleton {
	
	private static class singleInstanceHolder {
			private static final Single INSTANCE = new Singletone();
	}
	public static Singleton getInstance() {
		return singleInstanceHolder.INSTANCE;
				
}

// 싸피 수업에서 사용한 방법

class Singleton2 {
  private static Singleton2 instance = new Singleton2();

  private Singleton2() {}

  public static Singleton2 getInstance() {
    return instance;
  }

mongoose

Node.js에서 MongoDB 데이터베이스를 연결할 때 쓰는 mongoose 모듈에서 볼 수 있다.

mongoose의 데이터베이스를 연결할 때 쓰는 connect() 라는 함수는 싱글톤 인스턴스를 반환한다.

Mongoose.prototype.connect = function(uri, options, callback) {
	const _mongoose = this instanceof Mongoose ? this : mongoose;
	const conn = _mongoose.connection;

	return _mongoose._promiseOrCallback(callback, cb => {
			conn.openUri(uri, options, err => {
					if (err != null) {
							return cb(err);
					}
					return cb(null, _mongoose);
			});
	});
});

mySQL

//메인모듈
const mysql = require('mysql');
const pool = mysql.createPool({
		connectionLimit: 10,
		hoist: 'example.org',
		user: 'kundol',
		password: 'secret',
		database: '승철이디비'
});
pool.connect();

// 모듈 a
pool.query(query, function(error, results, fields){
		if(error) throw error;
		console.log('The solution is: ',results[0].solution);
});

//모듈b
pool.query(query, function(error, results, fields){
		if(error) throw error;
		console.log('The solution is: ',results[0].solution);
});

싱글톤 단점

Test Driven Development 할 때 걸림돌이 됨.

TDD는 단위 테스트를 주로 하는데, 단위 테스트는 테스트가 서로 독립적이어야 하며 테스트를 어떤 순서로든 실행할 수 있어야 합니다.

그러나, 싱글톤은 미리 생성된 하나의 인스턴스를 기반으로 구현하는 패턴이므로 각 테스트마다 독립적인 인스턴스를 만들기 어려움.

의존성 주입. dependency injection

싱글톤은 사용하기 쉽고 실용적이지만 모듈 간의 결합을 강하게 만드는 단점이 있다.

이때 의존성 주입을 통해 모듈간의 결합을 좀 더 느슨하게 만들어 해결할 수 있음.

의존성 주입이란, 종속성이라고도 하며, A가 B에 의존성 있다는 것은 B의 변경 사항에 대해 A 또한 변해야 된다는 것을 의미.

메인 모듈이 직접 하위모듈에 의존성을 주지 않고, 중간에 의존성 주입자가 이부분을 가로채서 메인 모듈이 간접적으로 의존성을 주입할 수 있도록!!!!

이를 통해 메인 모듈은 하위 모듈에 대한 의존성이 떨어짐. = 디커플링 된다.

ex ) post 요청을 main으로 바로 쏘지 않고 의존성으로 보냄.

• 의존성 주입의 장점

모듈을 쉽게 교체할 수 있는 구조가 되어 테스팅 쉬움.

마이그레이션 쉬움.

구현할 때 추상화 레이어를 넣고 이를 기반으로 구현체를 넣어 주기 때문에 애플리케이션 의존성 방향이 일관되고, 애플리케이션을 쉽게 추론할 수 있으며 모듈간의 관계들이 조금 더 명확해집니다.

• 단점

모듈들이 더욱더 분리되므로 클래스 수가 늘어나 복잡성이 증가될 수 있으며 약간의 런타임 페널티가 생기기도 합니다.

• 의존성 주입 원칙

“상위 모듈은 하위 모듈에서 어떠한 것도 가져오지 않아야 합니다. 또한 둘 다 추상화에 의존해야 하며, 이때 추상화는 세부 사항에 의존하지 말아야 합니다.”