Eager Initialization

class EagerInitialization {
    // private static 로 선언.
    private static EagerInitialization instance = new EagerInitialization();

    // 생성자
    private EagerInitialization() {
        System.out.println("call EagerInitialization constructor.");
    }

    // 조회 method
    public static EagerInitialization getInstance() {
        return instance;
    }

    public void print() {
        System.out.println("It's print() method in EagerInitialization instance.");
        System.out.println("instance hashCode > " + instance.hashCode());
    }
}

private 접근제어자 때문에 이 인스턴스를 접근해서 사용하려면 getInstance() 메소드를 사용해야한다.
다른 클래스들이 이 클래스를 많이 사용하면 아마도 클래스가 로드되는 시점에서 인스턴스를 생성시키는데 무리가 있을 수 있다.
이 클래스의 인스턴스를 만들어 주는 과정에서 어떠한 예외 처리도 할 수 없다.

Static Block Initialization

class StaticBlockInitialization {
    private static StaticBlockInitialization instance;

    private StaticBlockInitialization() {
    }

    static {
        try {
            System.out.println("instance create..");
            instance = new StaticBlockInitialization();
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("Exception creating StaticBlockInitialization instance.");
        }
    }

    public static StaticBlockInitialization getInstance() {
        return instance;
    }

    public void print() {
        System.out.println("It's print() method in StaticBlockInitialization instance.");
        System.out.println("instance hashCode > " + instance.hashCode());
    }
}

static 초기화블럭을 이용하면 클래스가 로딩 될 때 최초 한번 실행하게 된다.
초기화블럭을 이용하면 logic을 담을 수 있기 때문에 복잡한 초기변수 셋팅이나 위와 같이 에러처리를 위한 구문을 담을 수 있다.
인스턴스가 사용되는 시점에 생성되는 것은 아니다.

lazy initialization

class LazyInitialization {

    private static LazyInitialization instance;

    private LazyInitialization() {
    }

    public static LazyInitialization getInstance() {
        if (instance == null)
            instance = new LazyInitialization();
        return instance;
    }

    public void print() {
        System.out.println("It's print() method in LazyInitialization instance.");
        System.out.println("instance hashCode > " + instance.hashCode());
    }
}

new LazyInitialization(); 는 getInstance() method 안에서 사용되었다. if문을 이용해 instance가 null 인 경우에만 new를 사용해 객체를 생성한다.
최초 사용시점에만 인스턴스화 시키기 때문에 프로그램이 메모리에 적재되는 시점에 부담이 많이 줄게된다.
만약 프로그램이 muilti thread 방식이라면 위와 같은 singleton pattern은 안전하지 않다.

Thread Safe Initalization

class ThreadSafeInitalization {

    private static ThreadSafeInitalization instance;

    private ThreadSafeInitalization() {
    }

    public static synchronized ThreadSafeInitalization getInstance() {
        if (instance == null)
            instance = new ThreadSafeInitalization();
        return instance;
    }

    public void print() {
        System.out.println("It's print() method in ThreadSafeInitalization instance.");
        System.out.println("instance hashCode > " + instance.hashCode());
    }
}

muilit thread문제를 해결하기 위해 synchronized(동기화)를 사용하여 singleton pattern을 구현했다.
수 많은 thread 들이 getInstance() method 를 호출하게 되면 높은 cost 비용으로 인해 프로그램 전반에 성능저하가 일어난다.

Initialization On Demand Holder Idiom

class InitializationOnDemandHolderIdiom {

    private InitializationOnDemandHolderIdiom() {
    }

    private static class Singleton {
        private static final InitializationOnDemandHolderIdiom instance = new InitializationOnDemandHolderIdiom();
    }

    public static InitializationOnDemandHolderIdiom getInstance() {
        System.out.println("create instance");
        return Singleton.instance;
    }

    public void print() {
        System.out.println("InitializationOnDemandHolderIdiom");
    }
}

jvm 의 class loader의 매커니즘과 class의 load 시점을 이용하여 내부 class를 생성시킴으로 thread 간의 동기화 문제를 해결한다.
initialization on demand holder idiom 역시 lazy initialization이 가능하며 모든 java 버젼과, jvm에서 사용이 가능하다.
java 에서 singleton 을 생성시킨다고 하면 거의 위의 방법을 사용한다고 보면 된다.

Enum Initialization

enum EnumInitialization {
    INSTANCE;
    static String test = "";

    public static EnumInitialization getInstance() {
        test = "test";
        return INSTANCE;
    }
}

INSTANCE 가 생성될 때, multi thread 로 부터 안전하다. (추가된 methed 들은 safed 하지 않을 수도 있다.)
단 한번의 인스턴스 생성을 보장한다.
사용이 간편하다.
enum value는 자바 프로그램 전역에서 접근이 가능하다.

Using Reflection To Destroy Singleton

class UsingReflectionToDestroySingleton {

    public static void main(String[] args) {
        EagerInitialization instance = EagerInitialization.getInstance();
        EagerInitialization instance2 = null;

        try {
            Constructor[] constructors = EagerInitialization.class.getDeclaredConstructors();
            for (Constructor constructor : constructors) {
                constructor.setAccessible(true);
                instance2 = (EagerInitialization) constructor.newInstance();
            }
        } catch (Exception e) {

        }

        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());

    }
}

위의 코드를 실행해보면 아래 System.out.println();의 두 라인에서 찍히는 hachCode()값이 다른 것을 확인 할 수 있다.
java의 reflection은 매우 강력하다. 설령 class 의 생성자가 private 일지라도 강제로 가져와서 새로운 인스턴스 생성이 가능하다.
결국 singleton pattern을 깨뜨리는 것이다. 이 외에도 reflection을 여러곳에서 사용할 수 있으니 알아두는 것이 좋다.

참고

https://blog.seotory.com/post/2016/03/java-singleton-pattern