Design Pattern: Singleton (싱글톤)

https://refactoring.guru/design-patterns 의 디자인 패턴을 해석한 글입니다.

개념

싱글톤은 클래스에 오직 하나의 인스턴스만 존재하도록 하며 인스턴스에 대헤 전역으로 액세스할 수 있도록 제공하는 디자인 패턴이다.

문제

싱글톤 패턴은 'Single Responsibility Principle'을 위배하여 동시에 두 개의 문제를 해결한다.

Single Responsibility Principle: 모든 클래스는 하나의 책임을 가지며, 클래스는 그 책임을 완전히 캡슐화해야 함을 일컫는다. 클래스가 제공하는 모든 기능은 이 책임과 주의 깊게 부합해야 한다.(https://en.wikipedia.org/wiki/Single-responsibility_principle)

• 클래스가 오직 하나의 인스턴스만 있는지 확인한다. 대부분에 데이터베이스같은 공유되는 리소스를 액세스 하기 위해 인스턴스 생성을 제어한다.
  • 공유 자원에 접근하는 것을 제어하기 위해 하나의 인스턴스만 존재하도록 한다.
  • 인스턴스를 생성한 후, 다시 생성하려고 한다면 새로운 인스턴스를 반환하는 것이 아니라 이미 존재하는 인스턴스를 반환한다.생성자 호출은 새 객체를 반환하므로 일반적인 생성자 호출로는 구현할 수 없다.

• 전역으로 인스턴스에 접근하도록 제공한다. 이는 편리하지만, 모든 코드에서 이 인스턴스를 애트리뷰트들을 변경할 수 있고 이로 인해 다운될 수도 있다.
  • 전역 변수같지만, 싱글톤 패턴은 프로그램에 모든 곳에서 접근할 수 있지만, 다른 코드로 부터 변경되는 것을 막는다.

해결 방법

모든 싱글톤 페턴 구현은 일반적으로 두 단계를 거친다.

1. 다른 코드가 new호출을 막을 수 있도록, 생성자를 private 하게 만든다.
2. 대신 생성자 역할을 하는 static method를 구현한다. 이 메서드 call 안에서 생성자로 인스턴스를 생성하고 static 변수에 저장한다.

만약 인스턴스를 이미 생성했을 경우 static method를 호출하게 되면, static 변수(cached)에 있는 인스턴스를 반환한디.

구조

클라이언트는 getInstance method를 통해 인스턴스를 받습니다.

코드

class SingletonMeta(type):
    _instances = {}

    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if cls not in cls._instances:
            cls._instances[cls] = super().__call__(*args, **kwargs)
        return cls._instances[cls]


class Singleton(metaclass=SingletonMeta):
    def foo(self):
        print('foo')


if __name__ == '__main__':
    singleton_1 = Singleton()
    singleton_2 = Singleton()

    assert id(singleton_1) == id(singleton_2)