[디자인패턴] 싱글톤 패턴과 의존성 주입

싱글톤 패턴에 대해 작성한 글입니다.

디자인패턴이란?

디자인패턴이란 프로그램을 설계할 때 발생했던 문제점들을 객체 간의 상호 관계 등을 이용하여 해결할 수 있도록 하나의 규약 형태로 만들어 놓은 것입니다. 디자인 패턴을 통해 개발자들은 문제를 해결할 때 일관된 방식으로 문제에 접근할 수 있습니다.

 

싱글톤 패턴

싱글톤 패턴(singleton pattern)은 하나의 클래스에 오직 하나의 인스턴스만 가지는 패턴입니다. 

 

보통 데이터 베이스 연결 모듈에 많이 쓰입니다. 왜냐하면 데이터베이스 연결은 시스템 전반에 걸쳐 공유되어야 하고, 중복 연결을 피해야 하기 때문입니다.

 

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

public class DatabaseConnection {
    // 싱글톤 인스턴스를 저장할 정적 필드
    private static DatabaseConnection instance;

    // JDBC 연결 객체를 저장할 필드
    private Connection connection;

    // private 생성자로 외부에서 직접 인스턴스화를 막음
    private DatabaseConnection() {
        // 데이터베이스 연결 초기화
        String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydatabase";
        String username = "username";
        String password = "password";

        try {
            // JDBC 드라이버 로드
            Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");
            // 데이터베이스 연결
            connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
        } catch (ClassNotFoundException | SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    // 싱글톤 인스턴스를 반환하는 정적 메서드
    public static synchronized DatabaseConnection getInstance() {
        // 인스턴스가 없는 경우에만 인스턴스를 생성
        if (instance == null) {
            instance = new DatabaseConnection();
        }
        // 기존에 있는 인스턴스 반환
        return instance;
    }

    // 데이터베이스 연결 객체 반환
    public Connection getConnection() {
        return connection;
    }
}

 

싱글톤 패턴의 단점

TDD(Test Driven Development, 테스트 주도 개발)를 할 때 걸림돌이 됩니다. 단위 테스트는 테스트가 서로 독립적이여야 하며 테스트를 어떤 순서로든 실행할 수 있어야 합니다. 하지만 싱클톤 패턴은 미리 생성된 하나의 인스턴스를 기반으로 구현하는 패턴이므로 각 테스트마다 독립적인 인스턴스를 만들기가 어렵습니다.

 

또한 모듈 간의 결합을 강하게 만들 수 있습니다.

의존성 주입

앞서 싱글톤 패턴의 단점으로 모듈간의 결합을 강하게 만들 수 있다라고 언급했습니다. 이때 의존성 주입(Dependency Injection)을 통해 모듈간의 결합을 조금 더 느슨하게 만들 수 있습니다.

 

의존성 주입은 의존성 종속성이라고도 하며 A가 B에 의존성이 있다는 것은 B의 변경사항에 대해 A 또한 변경되어야 한다는 것을 의미합니다.

 

• 장점
  • 모듈을 쉽게 교체할 수 있는 구조가 되어 테스팅과 마이그레이션이 수월해집니다.
  • 구현할 때 추상화 레이어를 넣고 이를 기반으로 구현체를 넣어주기 때문에 애플리케이션 의존성 방향이 일관적입니다.
  • 애플리케이션을 쉽게 추론할 수 있습니다.
  • 모듈간의 관계가 조금 더 명확해집니다.
• 단점
  • 단위 테스트를 하기 어렵습니다.
  • 모듈들이 더욱더 분리되므로 클래스 수가 늘어나 복잡성이 증가될 수 있습니다.
  • 런타임 패널티가 생기기도 합니다.
• 원칙
  • 상위 모듈은 하위 모듈에서 어떠한 것도 가져오지 않아야 합니다.
  • 둘 다 추상화에 의존해야 하며, 추상화는 세부 사항에 의존하지 말아야 합니다.

 

의존성 주입 예시

예시를 위해, 우리는 메시지 전송 서비스를 구현하고자 합니다. 이 서비스는 다양한 메시지 전송 방법(이메일, SMS, 푸시 알림 등)을 지원해야 합니다. 각 메시지 전송 방법은 별도의 클래스로 구현되어야 합니다.

// 메시지 전송 인터페이스
public interface MessageService {
    void sendMessage(String message);
}

// 이메일 메시지 전송 구현체
public class EmailService implements MessageService {
    @Override
    public void sendMessage(String message) {
        // 이메일을 보내는 로직
        System.out.println("이메일을 보냅니다: " + message);
    }
}

// SMS 메시지 전송 구현체
public class SMSService implements MessageService {
    @Override
    public void sendMessage(String message) {
        // SMS를 보내는 로직
        System.out.println("SMS를 보냅니다: " + message);
    }
}

// 메시지 전송 서비스 클래스
public class MessageSender {
    private final MessageService messageService;

    // 생성자를 통한 의존성 주입
    public MessageSender(MessageService messageService) {
        this.messageService = messageService;
    }

    // 메시지 전송 메서드
    public void send(String message) {
        messageService.sendMessage(message);
    }
}

// 메인 클래스
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 의존성 주입을 통해 이메일 전송 서비스를 사용하는 메시지 전송 객체 생성
        MessageService emailService = new EmailService();
        MessageSender messageSenderByEmail = new MessageSender(emailService);
        messageSenderByEmail.send("안녕하세요, 이메일 전송 테스트입니다.");

        // 의존성 주입을 통해 SMS 전송 서비스를 사용하는 메시지 전송 객체 생성
        MessageService smsService = new SMSService();
        MessageSender messageSenderBySMS = new MessageSender(smsService);
        messageSenderBySMS.send("안녕하세요, SMS 전송 테스트입니다.");
    }
}