240115 싱글톤 패턴, final(class/변수), 상수, abstract

gayeon_ 2024. 1. 15. 16:24

싱글톤 패턴(Singleton Pattern)

싱글톤 패턴은 어떤 클래스의 객체는 오직 하나임을 보장하며, 이 객체에 접근할 수 있는 전역적인 접촉점을 제공하는 패턴이다.
클래스 객체를 유일하게 하나만 생성하여 모든 곳에서 하나의 객체에 접근하게 하여, 전역의 개념으로 객체를 사용할 수 있다.
싱글톤 패턴은 객체의 생성을 제한하기 위해 사용한다.

싱글톤 예제

package singleton;

public class Singleton {
	/* 
	 * 싱글턴 패턴 - 객체를 1개만 만들어 유지하기 위한 디자인 패턴
	 * 1. 외부에서 생성자를 사용할 수 없도록 생성자에 private을 붙인다
	 */
	private Singleton() {}
	
	/*
	 * 2. 자신의 클래스 내부에서 스스로의 객체 1개를 생성한다.
	 * 이때, 멤버변수는 힙에 할당된 객체 없이 쓸 수 있도록 static이다.
	 */
	private static Singleton instance;
	
	static {
		instance = new Singleton();
	}
	
	/*
	 * 3. 외부에서 이 클래스의 객체를 필요로 하는 경우
	 * 2번에서 static으로 생성된 객체의 주소를 return한다.
	 */
	public static Singleton getInstance() {
		if(instance == null) {
			instance = new Singleton();
		}
		return instance;
	}
}

package singleton;

public class MainClass {

	public static void main(String[] args) {
		// Singleton 객체는 생성자가 private이므로 인스턴스 생성 불가
		// Singleton s1 = new Singleton();
		
		Singleton s1 = Singleton.getInstance();
		System.out.println("s1의 레퍼런스: " + s1);
		
		Singleton s2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println("s2의 레퍼런스: " + s2);

	}

}

예제의 메모리구조는 위와 같다.

final

final 키워드는 클래스, 메서드, 변수에 적용되며 abstract와 동시에 사용될 수 없다.
final 클래스의 경우에는 상속이 안된다. 즉 서브클래스를 가질 수 없다.
final 메서드는 재정의를 할 수 없다.
final 변수는 값을 변경할 수 없다.

final class

클래스 선언 시 final을 사용하면 그 클래스는 상속이 불가능해진다.
final 클래스는 자식 클래스를 가질 수 없고, 오직 외부에서 객체 생성을 통해서만 사용할 수 있다.
final 클래스의 대표적인 예가 String 클래스이다. 사용자가 임의로 String 클래스를 상속받아 메서드를 재정의하는 것을 방지하기 위해 사용한다.

final method

final 메서드는 자식 클래스에서 부모 클래스의 메서드를 재정의하지 못하게 한다.
하지만 클래스에 final이 붙지 않는다면 상속은 가능하므로 자식 클래스에서 final 메서드의 참조는 가능하다.
자식 클래스에서 반드시 부모의 메서드를 기능의 변경없이 사용하도록 강요할 경우에 final 메서드를 선언한다.

final 메서드 예제

package final_.method;

public class Parent {
	
	public void method1() {}
	public final void method2() {} // 상속 시 오버라이딩 불가

}

package final_.method;

public class Child extends Parent {
	
	@Override
	public void method1() {
		// 자식 쪽에서 오버라이딩
	}
	
//	@Override
//	public void method2() {
//		// final이 붙은 메서드는 재정의 불가능
//	}

}

final 변수

final 변수는 한 번 값을 할당하면 그 값을 변경할 수 없다.
final 변수는 선언시에 초기화하는 방법과 생성자를 통하여 초기화하는 방법이 있는데 만약 초기화하지 않고 남겨두면 컴파일 에러가 발생한다.

final 변수 예제

package final_.field;

public class Person {
	
	/*
	 * final 변수는 단 한 번 초기화될 수 있고
	 * 이후에는 변경이 불가능하기 때문에
	 * 선언 시에 아예 직접 초기화를 해주거나
	 * 혹은 생성자에서 초기화를 해줘야 한다.
	 */
	public final String nationality = "대한민국";
	public final String name; // 선언부 초기화를 안 하면 생성자 초기화 필요
	public int age; // final이 없는 멤버변수는 초기화하지 않아도 된다.
	
	public Person(String name) {
		this.name = name;
	}
}

package final_.field;

public class MainClass {

	public static void main(String[] args) {
		Person kim = new Person("김자바");
//		kim.nationality = "일본"; // final 변수라 변경 불가
//		kim.name = "이자바"; // final 변수라 변경 불가
		
		kim.age = 25;
		
		System.out.println("국적: " + kim.nationality); // public이므로 조회 가능
		System.out.println("이름: " + kim.name); // public이므로 조회 가능
		System.out.println("나이: " + kim.age); // public이므로 조회 가능
		
	}

}

String에 final이 붙는 예제

package final_.field;

public class Collector {

	// 참조형 변수를 가진 경우 변수 자체의 주는 final이지만
	// 참조형 변수의 내부자료까지 바뀌지 않음을 보장하지 않는다.
	final String[] stickers = {"소금빵", "초코소라삥", "파운드"};
}

package final_.field;

import java.util.Arrays;

public class MainClass2 {

	public static void main(String[] args) {
		Collector c1 = new Collector();
		
		System.out.println(Arrays.toString(c1.stickers));
		
		c1.stickers[0] = "크로와상";
		
		System.out.println(Arrays.toString(c1.stickers));

	}

}

* c1.stickers[0]이 변경될 수 있는 이유는

String의 경우 내부적으로 String pool을 참조하기 때문에 변경이 가능하다.

1000번지라는 주소만 변경되지 않으면 되기 때문이다.

상수(static final)

자바에서는 불변의 값을 저장하는 필드를 상수(constant)라고 부른다.
상수는 객체마다 저장할 필요가 없는 공용성을 가져야 하며, 여러가지 값으로 초기화될 수 없기 때문에 static과 final 제한자를 동시에 붙여 선언한다.
상수 이름은 모두 대문자로 작성하는 것이 관례이다. 연결된 단어라면 (_)로 단어들을 연결해준다.

상수 예제

package final_.const_;

// 상수를 선언할 때는 상수 집합을 만드는 목적으로
// 아래와 같이 클래스를 선언한다.
public class CountrySizes {
	// 상수는 보통 public으로 풀고 사용한다. (값 변경 불가능, 공용성을 띈다)
	public final static int KOREA_SIZE = 1003631;
	public final static int STATES_SIZE = 9833519;
	public final static int THAILAND_SIZE = 513120;
}

package final_.const_;

public class MainClass {

	public static void main(String[] args) {
		// 상수만 모아둔 클래스 특성상 클래스명이 곧 집합을 대표하는 이름이 된다.
		System.out.println(CountrySizes.KOREA_SIZE);
		System.out.println(CountrySizes.STATES_SIZE);
		System.out.println(CountrySizes.THAILAND_SIZE);
		
		// 이를 잘 사용하는 예시는 자바의 Math 클래스가 있다.
		System.out.println(Math.PI);
		System.out.println(Math.E);

	}

}

abstract

abstract 키워드는 클래스와 메서드에 적용된다.
추상(abstract) 클래스는 실체 클래스들의 멤버변수와 메서드들의 이름을 통일할 목적으로 사용한다.
추상(abstract) 메서드가 있는 클래스는 반드시 추상 클래스여야 한다.
그러나 추상 클래스에 반드시 추상 메서드만 선언할 필요는 없고 일반 메서드도 선언할 수 있다.

abstract 키워드가 없는 예제

package abstract_.noabs;

public class PopupStore {
	
	public void orderApple() {
		System.out.println("착즙 사과주스를 내줍니다. 가격은 못정했습니다.");
	}
	
	public void orderOrange() {
		System.out.println("착즙 오렌지주스를 내줍니다. 가격은 못정했습니다.");
	}
	
	public void orderGrape() {
		System.out.println("착즙 포도주스를 내줍니다. 가격은 못정했습니다.");
	}

}

package abstract_.noabs;

public class Store extends PopupStore{
	
	@Override
	public void orderApple() {
		System.out.println("착즙 사과주스를 팝니다. 가격은 20000원입니다.");
	}
	
	@Override
	public void orderOrange() {
		System.out.println("착즙 오렌지주스를 팝니다. 가격은 20000원입니다.");
	}

	// 실수로 포도주스 가격 업데이트 누락
//	@Override
//	public void orderGrape() {
//		System.out.println("착즙 포도주스를 팝니다. 가격은 20000원입니다.");
//	}

}

package abstract_.noabs;

public class MainClass {

	public static void main(String[] args) {
		// 2가지 문제점
		
		// 1. 정식 매장이 존재하는데 팝업스토어 생성 가능
		PopupStore ps = new PopupStore();
		
		// 2. 팝업스토어 클래스 내부에서 오버라이딩이 필수인 메서드가 누락될 수도 있음
		// 부모타입으로 promotion 됐기 때문에 s가 사용 가능한 영역은 PopupStore
		PopupStore s = new Store();
		s.orderApple(); // 사과주스 가격 책정됨
		s.orderOrange(); // 오렌지주스 가격 책정됨
		s.orderGrape(); // 포도주스 가격 누락됨


	}

}

실행 결과

위 코드의 문제점 2가지

1. 정식 매장이 존재하는데 팝업 스토어 생성이 가능하다.

2. 팝업 스토어 클래스 내부에서 오버라이딩이 필수인 메서드가 누락될 수 있다.