单例模式以及通过反射和序列化破解单例模式

来源：互联网发布：北京亚信数据有限公司编辑：程序博客网时间：2024/04/28 06:16

饿汉方式
懒汉方式
双重检查加锁懒汉方式
内部类方式
枚举方式

破解单例模式有两种方式：通过反射的方式和通过序列化的方式。下面将一一对此进行分析。

饿汉方式非常简单，即使用一个初始化的静态变量，代码如下：

1public class EagerSingleton {
2   private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
3 
4   private EagerSingleton(){}
5 
6   public static EagerSingleton getInstance() {
7      return instance;
8   }
9}

懒汉模式和饿汉模式类似，只是静态变量定义时不进行初始化，调用getInstance()时才进行初始化，这就需要考虑多线程时问题，使用synchronized关键字修饰方法即可：

01class LazySingleton {
02    private static LazySingleton instance = null;
03    private LazySingleton() {}
04    public static synchronized LazySingleton getInstance() {
05        if (instance == null) {
06            instance = new LazySingleton();
07        }
08        return instance;
09    }
10}

懒汉模式实际是一种懒加载，但是为了避免多线程时单例失效，必须对getInstance()方法进行同步。可以使用双重检查方式来避免对方法全部进行加锁：

01class DoubleCheckSingleton {
02    private static volatile DoubleCheckSingleton instance = null;
03    private DoubleCheckSingleton() {}
04    public static DoubleCheckSingleton getInstance() {
05        if (instance == null) {
06            synchronized (DoubleCheckSingleton.class) {
07                if (instance == null) {
08                    instance = new DoubleCheckSingleton();
09                }
10            }
11        }
12        return instance;
13    }
14}

这个需要几个注意点：静态类变量必须声明为private static volatile,这样可以写入操作 happens-before 于每一个后续的同一个字段的读操作。在getInstance()方法中，第一次判断null后，使用同步防止多线程时破坏单例。

第四种是使用内部类的方式，也是一种懒加载的方式实现：

1class InnerClassLazySingleton {
2    private static class SingletonCreator {
3        private static final InnerClassLazySingleton instance = new InnerClassLazySingleton();
4    }
5    public static InnerClassLazySingleton getInstance() {
6        return SingletonCreator.instance;
7    }
8}

内部类只在第一次调用的时候才会被类加载器加载，实现了懒加载

同时由于instance是static final类型，保证了内存中只有这样一个实例存在，而且只能被赋值一次，从而保证了线程安全性

但是上面四种方式都可以通过反射的方式来破坏单例：

1InnerClassLazySingleton eagerSingleton = InnerClassLazySingleton.getInstance();
2Constructor<InnerClassLazySingleton> constructor = InnerClassLazySingleton.class.getDeclaredConstructor();
3constructor.setAccessible(true);
4 
5InnerClassLazySingleton eagerSingletonFromRef = constructor.newInstance();
6System.out.println("使用反射破解饥渴单例模式:" + (eagerSingleton == eagerSingletonFromRef ? "否" : "是"));

并且如果实现了Serializable接口的话，通过序列化的方式也可以破坏单例：

1ByteArrayOutputStream baos  = new ByteArrayOutputStream();
2ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
3oos.writeObject(eagerSingleton);
4 
5ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray()));
6InnerClassLazySingleton eagerSingletonFromSerial =  (InnerClassLazySingleton) ois.readObject();
7System.out.println("使用序列化破解饥渴单例模式:" + (eagerSingleton == eagerSingletonFromSerial ? "否" : "是"));

可以通过在单例类中添加readResolve()方法的方式来解决：

01class EagerSingleton implements Serializable {
02    private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
03    private EagerSingleton() {}
04    public static EagerSingleton getInstance() {
05        return instance;
06    }
07 
08    private Object readResolve() {
09        System.out.println("print from readResolve() method");
10        return getInstance();
11    }
12 
13    private void readObject(ObjectInputStream ois) throws IOException, ClassNotFoundException {
14        System.out.println("print from readObject() method");
15        ois.defaultReadObject();
16    }
17}

readResolve()方法是用来替换从流中读取的对象的，它在readObject(ObjectInputStream)方法之后被调用，readObject()方法即从流中读取对象的方法。这样就可以避免使用序列化方式破坏单例。

但是上面的四种方式还是无法避免反射的方式来破坏单例的情况，可以使用枚举的方式实现单例：

1enum EnumSingleton {
2    INSTANCE;
3     
4    public static void method() {
5         
6    }
7}

通过反射方式创建实例时会抛出 Exception in thread "main" java.lang.NoSuchMethodException: net.local.singleton.EnumSingleton.<init>() 异常。并且使用枚举类Enum实现了序列化接口，并且也实现了readResolve()方法，因为使用序列化方式也没法破坏，是最理想的单例模式实现。

0 1