Singleton 패턴

Singleton 패턴이란?

"하나의 클래스에 대해 오직 하나의 인스턴스만 존재하도록 보장하고, 그 인스턴스에 접근할 수 있는 전역적인 접근점을 제공하는 패턴"

Singleton 패턴 구현 방법

 C# 구현 예시 - Lazy Initialization

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
        // private 생성자
    }

    public static Singleton Instance {
        get {
            if (instance == null) {
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }
}

 

위 코드의 문제점은 단일 스레드에선 잘 동작하지만 멀티 스레드 환경에서는 잘 동작하지 않을 수 있음. 

 

 

개선 코드 

public class Singleton
{
    private static readonly Lazy<Singleton> lazyInstance =
        new Lazy<Singleton>(() => new Singleton());

    private Singleton() {}

    public static Singleton Instance => lazyInstance.Value;
}

 

Lazy를 사용하면 해결할 수 있다. 내부적으로 lock을 구현해주기 때문에 멀티스레드 환경에서 안전함.

 

 

Singleton 패턴의 장점

1. 인스턴스가 하나만 존재하므로 메모리 낭비를 방지
2. 전역 접근이 가능하여 상태 공유가 쉬움
3. 객체 생성을 제어할 수 있어 리소스 사용을 관리하기 용이

DB 생성과 같은 부분에 많이 쓰이게 됨

Singleton 패턴의 단점과 극복 방법

TDD(Test Driven Development)를 할 때 걸림돌이 된다. 단위 테스트를 할 때 각 테스트마다 독립적인 객체를 만들기 어렵기 때문이다. 이는 의존성 주입(DI)를 통해 어느정도 해결할 수 있다. 

 

예시 코드와 함께 살펴보자. 

public class Service
{
    public void DoWork()
    {
        var logger = Logger.Instance; // 직접 Singleton에 의존
        logger.Log("작업 시작");
    }
}

 

이 코드의 문제점은 Logger가 Singleton에 직접 접근하기 때문에 가짜 객체(mock)를 사용할 수 없다는 것이다. 

 

다음과 같이 인터페이스로 구현해보자. 

public interface ILogger
{
    void Log(string message);
}

public class Logger : ILogger
{
    private static readonly Logger instance = new Logger();

    private Logger() {}

    public static Logger Instance => instance;

    public void Log(string message)
    {
        Console.WriteLine($"[Log] {message}");
    }
}

 

이렇게 되면 실제로 로그를 찍는 클래스는 다음과 같이 구현돤다. 

public class Service
{
    private readonly ILogger _logger;

    public Service(ILogger logger) // 생성자 주입
    {
        _logger = logger;
    }

    public void DoWork()
    {
        _logger.Log("작업 시작");
    }
}

 

단위 테스트는 다음과 같이 할 수 있다. 

public class FakeLogger : ILogger
{
    public List<string> Logs = new List<string>();

    public void Log(string message)
    {
        Logs.Add(message); // 실제 로그 대신 저장
    }
}

// 테스트 코드
public void Test_Service_LogsWorkStart()
{
    var fakeLogger = new FakeLogger();
    var service = new Service(fakeLogger);

    service.DoWork();

    Debug.Assert(fakeLogger.Logs.Contains("작업 시작"));
}