[DesignPattern] Singleton Pattern

Singleton Pattern (Creational Pattern)

싱글톤 패턴 (Singleton Pattern):

싱글톤 패턴은 어떤 클래스가 최대 하나의 인스턴스만을 생성하도록 보장하는 패턴이다.
싱글톤 패턴은 인스턴스가 하나만 생성되도록 보장하므로, 전역 객체를 사용할 떄 유용하당.
또한, 싱글톤 패턴을 사용하면, 인스턴스가 하나만 생성되므로, 메모리 낭비를 방지할 수 있다.
다시 말해, 공유된 리소스 에 대한 동시 접근을 제어할 수 있다.

싱글톤 패턴은 하나의 인스턴스만 사용하게 강제하는 패턴이다 .
만약 추가로 인스턴스를 만드려는 시도가 있다면 ? 이미 생성된 인스턴스를 재활용한다 .

싱글톤 패턴을 사용하기 위해서는 ?

__new__ 에서 인스턴스를 생성하고, __init__ 에서 인스턴스를 초기화 하는데,

__new__ () 메소드를 오버라이딩 해줘야한다. 
오버라이딩은 다음과 같이 해준다, 

    만약 인스턴스가 없다면
        -> 인스턴스를 생성하고
    만약 인스턴스가 있다면
        -> 이미 생성된 인스턴스를 반환한다.

object 클래스를 상속받는 이유는,
     object 클래스는 __new__ 메서드를 가지고 있기 때문이다.

init vs new

__new__ 메서드는 cls라는 파라미터를 받아야하는데  이것은 Class자신을 가리킨다. 

__init__ 메서드 내에서 선언한 Attributes는 객체가 생성될 때 초기화된다.
__init__ 메서드 로 초기화하는 것은, 고유한 데이터 값을 가진 객체를 생성할 때 좋다.

__init__ 메서드 외부에서 Attributes를 선언하면, (객체의 속성이 아니라)클래스 속성이 된다.

!! 클래스의 Attributes가 되면,  클래스의 모든 인스턴스에서 공유된다 !!

이러한 클래스 특성은 클래스의 모든 개체에 공통적인 데이터를 저장하는 데 유용하게 사용될 수있다 

싱글톤 패턴의 구현 (오브젝트 상속)

# object를 상속받는 Singleton 클래스를 정의한다.
class Singleton(object):

    def __new__(cls):
        if not cls.hasattr(cls, 'instance'):
            cls.instance = super(Singleton, cls).__new__(cls)
        else:
            print("인스턴스가 이미 생성되었습니다.")

        return cls.instance

s1 = Singleton() # 처음으로, 인스턴스가 생성
print(s1)
s2 = Singleton() # 이미 생성된 인스턴스를 반환
print(s2)

# s1 과 s2는 같은 인스턴스를 가리킨다.
print(s1 is s2) # True

Singleton & MetaClass

meta class 는 클래스를 만드는 클래스이다.

class MetaClass(type):
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        print("MetaClass.__new__")
        return super().__new__(cls, name, bases, attrs)

    def __init__(cls, name, bases, attrs):
        print("MetaClass.__init__")
        super().__init__(name, bases, attrs)

MetaClass 는 type 클래스를 상속받는다.
type 클래스는 모든 클래스의 부모 클래스이다.
type 클래스는 __new__ 와 __init__ 메서드를 가지고 있다.

어떤 클래스가 type 클래스를 상속받게되면, MetaClass 가 된다.

MetaClass 는 __call__ 메서드를 통해 인스턴스를 생성에 대한 제어를 할 수 있다. 

메타 클래스는 ,메타 클래슬 상속받은 클래스를 제어할 때 사용되는데, __call__ 메서드 를 이용해 제어한다. 

싱글톤 패턴의 구현 (메타클래스 상속)

class MetaSingleton(type):
    _instances = {}

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

        return cls._instances[cls]

class Box(metaclass=MetaSingleton):
    pass

box1 = Box()
box2 = Box()
print(box1 is box2) # True

파이썬 모듈은 ?

파이썬의 import 방식은, 모듈을 로드하는 것이다.
모듈은 기본적으로 싱글톤이다.

• 파이썬 모듈이 import 지 확인
• import 되었다면, 객체 반환
• import 되지 않았다면, import를 instance 화 한다.
• 모듈은 import 와 동시에 초기화 된다.
• 같은 모듈을 import 하면, 다시 초기화 하지않는다.
• 따라서 한 개의 객체만 유지하고 반환 하는 싱글 톤방식이다.