Java 싱글톤 패턴 완벽 가이드: 데이터베이스 연결, 설정, 로깅 시스템 구현 예제

싱글톤 패턴의 예제를 살펴보자.

데이터베이스 연결, 설정, 로깅 시스템에 대해서 예제를 들어보겠다.

데이터베이스, 설정, 로깅 은 스프링을 사용하면 Bean으로 관리되어 싱글톤을 쉽게 유지할 수 있지만 싱글톤 구조를 보기 위해 예제를 살펴보자!

 

1. 데이터베이스 연결 (이중 체크 락킹 방식)

데이터베이스 연결은 하나의 인스턴스만 유지해야 하므로, 이중 체크 락킹(Double-Checked Locking) 방식이 적절합니다. 이 방식은 멀티스레드 환경에서도 안전하게 인스턴스를 생성할 수 있으며, 필요할 때만 객체를 생성하여 성능을 최적화할 수 있습니다.

예제 코드

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;

public class DatabaseConnection {
    private static volatile DatabaseConnection instance;
    private Connection connection;

    private DatabaseConnection() {
        try {
            String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
            String user = "root";
            String password = "password";
            connection = DriverManager.getConnection(url, user, password);
        } catch (SQLException e) {
            throw new RuntimeException("Database 연결 실패", e);
        }
    }

    public static DatabaseConnection getInstance() {
        if (instance == null) { // 첫 번째 체크
            synchronized (DatabaseConnection.class) {
                if (instance == null) { // 두 번째 체크
                    instance = new DatabaseConnection();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    public Connection getConnection() {
        return connection;
    }
}

설명

1. private static volatile DatabaseConnection instance;
   • volatile 키워드를 사용하여 JVM의 명령어 재정렬을 방지합니다.
   • 이로 인해 여러 스레드가 동시에 접근하더라도 잘못된 객체가 반환되지 않습니다.
2. 이중 체크 락킹(Double-Checked Locking) 적용
   • if (instance == null)를 먼저 체크하여 불필요한 synchronized 비용을 줄입니다.
   • 동기화 블록(synchronized) 내부에서도 다시 한 번 instance == null을 확인하여 객체 생성의 중복을 방지합니다.
3. private DatabaseConnection()
   • 생성자를 private으로 설정하여 외부에서 직접 객체를 생성하지 못하도록 합니다.
   • DriverManager.getConnection()을 이용하여 DB 연결을 설정합니다.
4. public Connection getConnection()
   • 생성된 Connection 객체를 반환하여 데이터베이스 연결을 사용할 수 있도록 합니다.

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2. 설정 클래스 (enum 방식)

설정 클래스는 애플리케이션 전역에서 동일한 설정 값을 유지해야 하며, 한 번 설정되면 변경되지 않는 경우가 많습니다.
이러한 경우 enum을 사용하면 싱글톤을 안전하게 구현할 수 있습니다.

예제 코드

public enum AppConfig {
    INSTANCE;

    private String appName;
    private int maxConnections;

    AppConfig() {
        // 기본 설정
        this.appName = "MyApp";
        this.maxConnections = 100;
    }

    public String getAppName() {
        return appName;
    }

    public int getMaxConnections() {
        return maxConnections;
    }

    public void setAppName(String appName) {
        this.appName = appName;
    }

    public void setMaxConnections(int maxConnections) {
        this.maxConnections = maxConnections;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AppConfig config = AppConfig.INSTANCE;
        System.out.println(config.getAppName());  // MyApp
        config.setAppName("NewApp");
        System.out.println(config.getAppName());  // NewApp
    }
}

설명

1. enum을 사용하여 싱글톤을 구현하면 객체가 단 한 번만 생성됩니다.
   • 자바에서는 enum을 통해 싱글톤을 구현할 경우 리플렉션(Reflection) 및 직렬화(Serialization) 공격을 방지할 수 있습니다.
   • INSTANCE라는 단일 인스턴스만 존재합니다.
2. 설정 값 관리
   • 기본 설정 값을 생성자에서 초기화합니다.
   • setAppName() 및 setMaxConnections()를 사용하여 값을 변경할 수 있습니다.

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3. 로깅 시스템 (이중 체크 락킹 방식)

로깅 시스템도 하나의 인스턴스를 유지하는 것이 좋으며, 멀티스레드 환경에서도 안전해야 합니다. 따라서 이중 체크 락킹 방식을 사용합니다.

예제 코드

import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
import java.time.LocalDateTime;

public class Logger {
    private static volatile Logger instance;
    private PrintWriter writer;

    private Logger() {
        try {
            writer = new PrintWriter(new FileWriter("app.log", true));
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException("로그 파일 생성 실패", e);
        }
    }

    public static Logger getInstance() {
        if (instance == null) { // 첫 번째 체크
            synchronized (Logger.class) {
                if (instance == null) { // 두 번째 체크
                    instance = new Logger();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    public void log(String message) {
        writer.println(LocalDateTime.now() + " - " + message);
        writer.flush();
    }
}

설명

1. private static volatile Logger instance;
   • volatile 키워드를 사용하여 멀티스레드 환경에서도 안전하게 객체를 생성합니다.
2. 이중 체크 락킹 적용
   • synchronized 블록을 사용하여 동기화 비용을 최소화하면서도 객체 생성의 중복을 방지합니다.
3. 파일 기반 로깅
   • FileWriter와 PrintWriter를 사용하여 로그를 app.log 파일에 저장합니다.
   • flush()를 호출하여 즉시 파일에 반영되도록 합니다.
4. 사용 방법

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Logger logger = Logger.getInstance();
        logger.log("애플리케이션 시작");
        logger.log("로그 시스템 정상 동작");
    }
}

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정리

싱글톤 적용 대상구현 방식선택 이유

데이터베이스 연결	이중 체크 락킹 방식	멀티스레드 환경에서 안전한 객체 생성을 보장하면서, 필요할 때만 객체를 생성하여 성능 최적화
설정 클래스	enum 방식	enum을 사용하면 리플렉션 및 직렬화 공격 방지, JVM이 단 한 번만 생성하도록 보장
로깅 시스템	이중 체크 락킹 방식	멀티스레드 환경에서도 안전한 로깅을 보장

이렇게 하면 안전하고 효율적인 싱글톤 패턴을 활용하여 애플리케이션을 개발할 수 있습니다.

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