[레벨 0] 7주차 14. 싱글톤 패턴(Singleton Pattern)이란 무엇이며, 어떤 경우에 사용하나요?

[longlivedrgn]

• 싱글톤 패턴의 장단점은 무엇인가요?
• 싱글톤 객체의 초기화 방법과 접근 방법을 설명해주세요.
• 싱글톤 패턴을 구현할 때 주의할 점은 무엇인가요?
• Swift에서 싱글톤 패턴을 구현할때 멀티스레드에 대해서 어떻게 고려해야하나요?

[ueunli]

개요

• 싱글턴은 Single Instance의 약자로, 싱글턴 패턴이란 한 타입에 대하여 단 하나의 객체만 생성 및 접근 가능하도록 만드는 패턴이다.
• (클래스에서) 초기화자(들)를 private레벨로 선언하여 직접 생성을 막고, 보통 'shared'라는 네이밍으로 통용되는 타입속성 객체를 하나 제공하는 식으로 구현한다.
• 단 한 번 초기화되며 계속 같은 객체에 접근함이 보장되므로 멀티스레드 환경에서 유리한 측면도 있으나, 반대로 그렇기에 주의해야 하는 부분도 있다. 동시에 너무 많은 읽기/쓰기가 중첩되면 오히려 thread-safe 하지 못할 수도 있으며, 남용하면 전체적인 의존성 구조를 복잡하게 만드는 주범, 안티패턴이 될 수 있다.

상세

(lazy) static let

(작성 ing)

[SunnnySong]

1️⃣ 싱글톤 객체의 초기화 방법과 접근 방법을 설명해주세요.

싱글톤

• Single + Instance
  • 단일의 인스턴스 생성
  • 최초 생성할 때 메모리에 할당하고, 그 이후에는 최초 생성했던 인스턴스의 참조값을 전달한다.

초기화 방법

class SingletonSample {
    static let shared = SingletonSample()
    private init() {}

    // ...
}

접근 방법

let singletonSample = SingletonSample.shared

2️⃣ 싱글톤 패턴의 장단점은 무엇인가요?

장점

• 고정된 메모리 영역을 사용하기 때문에 메모리 낭비를 방지할 수 있다.
• 전역변수로 선언하기 때문에 다른 인스턴스들과 데이터 공유가 쉽다.

단점

• 싱글톤 인스턴스에 너무 많은 객체들이 접근할 때, 인스턴스 간 결합도가 높아져 “개방-폐쇠 원칙”을 위배하게 된다.
  • 객체지향 설계 위반
• 싱글톤 인스턴스는 메모리에 항상 올라와있으며 메모리가 해제되지 않는다는 점에서 단점이 존재한다.

3️⃣ 싱글톤 패턴을 구현할 때 주의할 점은 무엇인가요?

• 클래스를 사용한다.
• 만약 열거형, 구조체로 싱글톤을 구현한다면?
  • 싱글톤 인스턴스를 생성할 때마다 매번 다른 메모리 주소를 갖게 된다.
  • == 값타입이기 때문에 싱글톤 구조체 주소를 복사해서 새로운 주소를 갖게 된다.

4️⃣ Swift에서 싱글톤 패턴을 구현할때 멀티스레드에 대해서 어떻게 고려해야하나요?

• iOS에서는 싱글톤 패턴을 구현할 때, static type property로 선언한다.
• static let 으로 선언한다면, Dispatch_once와 Thread-safe함을 모두 만족한다.
  • Thread-safe하기 때문에 멀티스레드 환경에서도 안전하게 사용 가능하다.

[soo941226]

싱글톤 패턴의 장단점은 무엇인가요?

장점으로는 역할에 매칭되는 인스턴스가 메모리에 단 하나만 존재하게 하여 그만큼 메모리를 절약할 수 있는 장점이 있습니다. 또 한번 생성을 해놓으면 계속해서 그 인스턴스를 사용하게 되기 때문에, 복잡한 절차를 통해 생성이 되는 값의 경우, 그 절차가 반복되지 않을 수 있습니다. 그만큼 접근성이 높아져 필요한 기능을 쉽게 끌어다 쓸 수 있게 됩니다.

단점으로는 해당 인스턴스가 동시에 사용이 되는 경우 데이터레이스에 쉽게 노출된다는 것입니다. 또 접근성이 높아지는 만큼 이러한 상황에 더 쉽게 노출됩니다. 그래서 되도록이면 정말 싱글톤이 될 역할인지를 고민하고 사용하는 게 좋습니다.

싱글톤 객체의 초기화 방법과 접근 방법을 설명해주세요.

일반적으로 아래와 같습니다

final class King {
   static let instance: Self = .init()

   private init() { ... }
}

이니셜라이저를 외부에서 접근할 수 없도록 하고, 오로지 타입 프로퍼티로 접근하도록 만듭니다. shared, default등 맥락에 따라 다르게 명명되곤 합니다.

싱글톤 패턴을 구현할 때 주의할 점은 무엇인가요?

OOP의 관점에서 잘 정의하는 게 중요할 것 같은데요. 해당 타입이 정말 싱글톤이 맞는지가 고민되어야할 것 같고, mutating 함수 여부가 또 중요할 것 같습니다. 저라면 없다면 struct로 하고 아니면 class로 할 것 같네요. 쓰고 보니 mutating이 없다면 struct가 아니라 enum으로 하는 것도 또 괜찮겠다는 생각이 갑자기 드네요.

Swift에서 싱글톤 패턴을 구현할때 멀티스레드에 대해서 어떻게 고려해야하나요?

mutating이 발생하지 않는다면 크게 상관이 없는데, 만약 발생한다면, 트랜잭션을 빗대어 표현하면 원자성과 고립성을 지키는 게 굉장히 어려워집니다. 레이스 컨디션이 발생할 수 있다는 건데요. 이런 일을 하지 않는 타입을 만들 필요가 있는데, 하다 보면 점점 코드가 비대해지기 때문에 싱글톤 바깥에서 일을 처리하려고 하면 또 굉장히 까다로운 일이 됩니다. 결국 내부적으로 각 절차들의 동기화가 필요한데, 세마포어를 집어넣거나 async-await을 사용하거나 하는 방법이 필요할 것 같네요.