单例模式,我想大家再熟悉不过了,不过本文不是介绍单例模式该怎么写的。
本文来说说怎么破坏一个单例,让你写的单例变成一个假的单例。当然,本文也会给出怎么进行防守的方法。
一个简单的单例
来一个简单的单例模式例子:
public class Singleton { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); private String name; public String getName() { return this.name; } private Singleton() { this.name = "Neo"; } public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; } }
上面是一个比较简单的饿汉写法的单例模式,我们看看客户端调用:
public class APP { // 由于构造方法上加了 private 修饰,所以我们已经不能通过 ‘new’ 来产生实例了 // Singleton intance = new Singleton(); Singleton instance = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance.getName()); }
通过反射破坏单例
原理很简单,通过反射获取其构造方法,然后重新生成一个实例。
class APP { public static void main(String[] args) throws Exception { Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); // 下面我们通过反射得到其构造方法,并且修改其构造方法的访问权限,并用这个构造方法构造一个对象 Constructor constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor(); constructor.setAccessible(true); Singleton instance2 = (Singleton) constructor.newInstance(); // 是不是产生了两个实例了? System.out.println(instance1 == instance2); // false } }
显然,说好的单例已经不单一了,上面的程序运行结果肯定是:false
防止反射方式破坏
如果要避免单例被反射破坏,Java 提供了枚举,举个例子:
public enum Singleton { INSTANCE;// 这里只有一项 private String name; Singleton() { this.name = "Neo"; } public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; } public String getName() { return this.name; } }
这个时候,如果我们再想通过反射获取类的构造方法:
Constructor constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor();
会抛出 NoSuchMethodException 异常:
Exception in thread "main" java.lang.NoSuchMethodException: com.javadoop.Singleton.<init>() at java.lang.Class.getConstructor0(Class.java:3082) at java.lang.Class.getDeclaredConstructor(Class.java:2178) at com.javadoop.singleton.APP.main(APP.java:11)
对于枚举,JVM 会自动进行实例的创建,其构造方法由 JVM 在创建实例的时候进行调用。
我们在代码中是获取不到 enum 类的构造方法的。
通过序列化破坏
下面,我们再说说另一种破解方法:序列化、反序列化。
我们知道,序列化是将 java 对象转换为字节流,反序列化是从字节流转换为 java 对象。
class APP { public static void main(String[] args) throws ... { Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); Constructor constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor(); constructor.setAccessible(true); Singleton instance2 = (Singleton) constructor.newInstance(); // instance3 将从 instance1 序列化后,反序列化而来 Singleton instance3 = null; ByteArrayOutputStream bout = null; ObjectOutputStream out = null; try { bout = new ByteArrayOutputStream(); out = new ObjectOutputStream(bout); out.writeObject(instance1); ByteArrayInputStream bin = new ByteArrayInputStream(bout.toByteArray()); ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(bin); instance3 = (Singleton) in.readObject(); } catch (Exception e) { } finally { // close bout&out } // 显然,instance3 和 instance1 不是同一个对象了 System.out.println(instance1 == instance3); // false } }
毫无疑问,instance1 == instance3 也会返回 false
。
防止序列化破坏
在序列化之前,我们要在类上面加上 implements Serializable
。
我们需要做的是,在类中加上 readResolve() 这个方法,返回实例。
public class Singleton implements Serializable { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); private String name; public String getName() { return this.name; } private Singleton() { this.name = "Neo"; } public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; } // 看这里 public Object readResolve() throws ObjectStreamException { return INSTANCE; } }
你再试一下,会发现变成 true
了。
因为在反序列化的时候,JVM 会自动调用 readResolve() 这个方法,我们可以在这个方法中替换掉从流中反序列化回来的对象。
这个方法完整的描述是这样的:
ANY-ACCESS-MODIFIER Object readResolve() throws ObjectStreamException;
总结
文中没有示例说反序列化在 enum 类中的表现,我直接说结论吧。enum 类自带这种特殊光环,不用写 readResolve() 方法就可以自动防止反序列化方式对单例的破坏。