아이템3 private 생성자나 열거 타입으로 싱글턴임을 보증하라

싱글턴?

• 싱글턴(singleton)이란 인스턴스를 오직 하나만 생성할 수 있는 클래스를 말한다.
• 싱글턴의 전형적인 예로는 함수와 같은 무상태(stateless) 객체나 설계상 유일해야 하는 시스템 컴포넌트를 들 수 있다.
• 클래스를 싱글턴으로 만들면 이를 사용하는 클라이언트를 테스트하기가 어려워질 수 있다. 타입을 인터페이스로 정의한 다음 그 인터페이스를 구현해서 만든 싱글턴이 아니라면 싱글턴 인스턴스를 가짜(mock) 구현으로 대체할 수 없기 때문이다.

싱글턴을 만드는 방식

public static final 필드 방식의 싱글턴

public class Elvis {

    public static final Elvis INSTANCE = new Elvis();

    private Elvis() {...}
}

• private 생성자는 public static final 필드인 Elvis.INSTANCE를 초기화할 때 딱 한 번만 호출된다. public이나 protected 생성자가 없으므로 Elvis 클래스가 초기화될 때 만들어진 인스턴스가 전체 시스템에서 하나뿐임이 보장된다.

• 예외는 단 한 가지, 권한이 있는 클라이언트는 리플렉션 API(아이템 65)인 AccessibleObject.setAccessible을 사용해 private 생성자를 호출할 수 있다. 이러한 공격을 방어하려면 생성자를 수정하여 두 번째 객체가 생성되려 할 때 예외를 던지게 하면 된다.

• public 필드 방식의 큰 장점은 해당 클래스가 싱글턴임이 API에 명백히 드러난다는 것이다. public static 필드가 final이니 절대로 다른 객체를 참조할 수 없다. 두 번째 장점은 바로 간결함이다.

정적 팩터리 방식의 싱글턴

public class Elvis {

    private static final Elvis INSTANCE = new Elvis();

    private Elvis() {...}

    public static Elvis getInstance() { return INSTANCE; }
}

• Elvis.getInstance는 항상 같은 객체의 참조를 반환하므로 제2의 Elvis 인스턴스란 결코 만들어지지 않는다(역시 리플렉션을 통한 예외는 똑같이 적용된다).
• 정적 팩터리 방식의 첫 번째 장점은 (마음이 바뀌면) API를 바꾸지 않고도 싱글턴이 아니게 변경할 수 있다는 점이다. 유일한 인스턴스를 반환하던 팩터리 메서드가 (예컨대) 호출하는 스레드별로 다른 인스턴스를 넘겨주게 할 수 있다.
• 두 번째 장점은 원한다면 정적 팩터리를 제네릭 싱글턴 팩터리로 만들 수 있다는 점이다(아이템 30).
• 세 번째 장점은 정적 팩터리의 메서드 참조를 공급자(supplier)로 사용할 수 있다는 점이다.
• 위 장점들이 굳이 필요하지 않다면 public 필드 방식이 좋다.

열거 타입 방식의 싱글턴: 바람직한 방법

public enum Elvis {
    INSTANCE;
}

• public 필드 방식과 비슷하지만, 더 간결하고, 추가 노력 없이 직렬화할 수 있고, 심지어 아주 복잡한 직렬화 상황이나 리플렉션 공격에서도 제2의 인스턴스가 생기는 일을 완벽히 막아준다. 조금 부자연스러워 보일 수는 있으나 대부분 상황에서는 원소가 하나뿐인 열거 타입이 싱글턴을 만드는 가장 좋은 방법이다.
• 만들려는 싱글턴이 Enum 외의 클래스를 상속해야 한다면 이 방법은 사용할 수 없다.