单例模式的安全性

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。