[ Swift ] Class Singleton 🆚 Struct Singleton

 

 

싱글턴 패턴

싱글턴 패턴은 소프트웨어 디자인 패턴 중 하나로, 단 하나의 인스턴스만을 사용하는 방식입니다.

따라서 한 번 생성되면 그 메모리 공간만 계속 사용하므로 메모리 낭비를 방지할 수 있고, 사용 시 이미 생성되어 있는 인스턴스 사용하는 것이기 때문에 속도도 빠릅니다.

 

하지만 전역적으로 생성되어 많은 곳에서 사용되므로 여러 인스턴스가 생성되는 등의 멀티스레딩 환경에서 동시성 문제가 발생할 수 있습니다. 다행히 swift에서는 초기화 시점을 미룬(lazily) static 프로퍼티를 통해 인스턴스를 thread-safety하게 사용할 수 있습니다.

The free function dispatch_once is no longer available in Swift. In Swift, you can use lazily initialized globals or static properties and get the same thread-safety and called-once guarantees as dispatch_once provided.

 

 

그럼에도 싱글턴 패턴 사용은 신중해야합니다. 의존 관계상 구체화된 클래스에 의존하게 되므로, 객체 지향 설계 원칙에 위반되게 됩니다.

객체 지향 설계 원칙은 아직 공부가 필요한 부분이기 때문에 여기까지만 정리하겠습니다.

 

 

 

 

싱글턴 패턴 사용 예시

iOS에서는 다양한 곳에서 싱글턴 패턴이 사용되고 있으며 사용법으로 권장하기도 합니다. 예를 들어 CoreData를 사용 시 싱글턴 패턴으로 CoreDataStack을 생성하여 앱 전역에서 CoreData을 통해 데이터를 사용하도록 제안하고 있습니다.

// Define an observable class to encapsulate all Core Data-related functionality.
class CoreDataStack: ObservableObject {
    static let shared = CoreDataStack()  // ⭐️
    
    // Create a persistent container as a lazy variable to defer instantiation until its first use.
    lazy var persistentContainer: NSPersistentContainer = {
        
        // Pass the data model filename to the container’s initializer.
        let container = NSPersistentContainer(name: "DataModel")
        
        // Load any persistent stores, which creates a store if none exists.
        container.loadPersistentStores { _, error in
            if let error {
                // Handle the error appropriately. However, it's useful to use
                // `fatalError(_:file:line:)` during development.
                fatalError("Failed to load persistent stores: \(error.localizedDescription)")
            }
        }
        return container
    }()
        
    private init() { }
}

 

Setting up a Core Data stack | Apple Developer Documentation

 

 

 

 

 

 

Class Singleton 🆚 Struct Singleton

위 Apple의 예제 코드에서도 알 수 있듯이, 싱글턴 패턴은 클래스를 통해 구현할 수 있습니다. 그래야 단 하나의 인스턴스로 앱 전역에서 사용할 수 있습니다. 

클래스와 구조체의 차이점으로, 간단하게 참조 타입과 값 타입을 들 수 있습니다. 싱글턴 패턴에 클래스가 사용되는 이유도 이 차이점에서 알아낼 수 있습니다.

 

클래스의 경우, 인스턴스 생성 시 힙 영역에 메모리가 할당되어 변수/상수가 이 인스턴스를 가리키는 방식입니다. 따라서 A 인스턴스를 가리키는 `shared` 변수가 `a` 변수에 자신을 할당하면, 자신이 가지고 있던 인스턴스의 주소 값을 전달하게 되며 `shared` 와 `a` 변수 모두 같은 A 인스턴스를 가리키게 됩니다.

이와 반대로 구조체의 경우, 인스턴스 생성 시 스택 영역에 메모리가 할당되어 변수/상수가 인스턴스를 가지고 있는 방식입니다. 따라서 B-0 인스턴스를 가진 `shared` 변수가 `b` 변수에 자신을 할당하면 새로운 B-1 인스턴스 할당되게 됩니다. 따라서 각기 다른 인스턴스를 갖게 되어 동일한 인스턴스를 사용해 앱 전역에서 공유 및 사용 하고자 하는 싱글턴 패턴의 목적을 이루지 못하게 됩니다.

 

 

 

 

/*
 클래스를 사용한 싱글턴 패턴
 */

class SingletonWithClass {
    static let shared = SingletonWithClass()
    var value: Int = 10
    
    private init() {}
}

let a = SingletonWithClass.shared
a.value = 100

print("SingletonWithClass.shared", SingletonWithClass.shared.value)
print("a", a.value)

/*
 출력
 SingletonWithClass.shared 100
 a 100
 */

 

// 구조체를 사용한 싱글턴 패턴

struct SingletonWithStruct {
    static let shared = SingletonWithStruct()
    var value: Int = 10
    
    private init() {}
}

var b = SingletonWithStruct.shared
b.value = 100

var c = SingletonWithStruct.shared
c.value = 200

print("SingletonWithStruct.shared", SingletonWithStruct.shared.value)
print("b", b.value)
print("c", c.value)


/*
 SingletonWithStruct.shared 10
 b 100
 c 200
 
 */

 

 

 

 

 

싱글턴 패턴의 장단점
thread-safety한 싱글톤 사용