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如何防止单例模式被JAVA反射攻击
阅读量:7299 次
发布时间:2019-06-30

本文共 4426 字,大约阅读时间需要 14 分钟。

    单例模式相信大家都知道,用过的人不在少数。之前写过一篇博文《singleton模式四种线程安全的实现》(参见:http://blog.csdn.net/u013256816/article/details/50427061),讲诉了单例模式的四种写法,并指出占位符模式的写法比较ok,详见如下:

package com.effective.singleton;public class Elvis{    private static boolean flag = false;    private Elvis(){    }    private  static class SingletonHolder{        private static final Elvis INSTANCE = new Elvis();    }    public static Elvis getInstance()    {        return SingletonHolder.INSTANCE;    }    public void doSomethingElse()    {    }}
    但这都是基于一个条件:确保不会通过反射机制调用私有的构造器。
    这里举个例子,通过JAVA的反射机制来“攻击”单例模式:
package com.effective.singleton;import java.lang.reflect.Constructor;import java.lang.reflect.InvocationTargetException;public class ElvisReflectAttack{    public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException, SecurityException    {        Class
classType = Elvis.class; Constructor
c = classType.getDeclaredConstructor(null); c.setAccessible(true); Elvis e1 = (Elvis)c.newInstance(); Elvis e2 = Elvis.getInstance(); System.out.println(e1==e2); }}
   运行结果:false
   可以看到,通过反射获取构造函数,然后调用setAccessible(true)就可以调用私有的构造函数,所有e1和e2是两个不同的对象。
   如果要抵御这种攻击,可以修改构造器,让它在被要求创建第二个实例的时候抛出异常。
   经修改后:
package com.effective.singleton;public class ElvisModified{    private static boolean flag = false;    private ElvisModified(){        synchronized(ElvisModified.class)        {            if(flag == false)            {                flag = !flag;            }            else            {                throw new RuntimeException("单例模式被侵犯!");            }        }    }    private  static class SingletonHolder{        private static final ElvisModified INSTANCE = new ElvisModified();    }    public static ElvisModified getInstance()    {        return SingletonHolder.INSTANCE;    }    public void doSomethingElse()    {    }}
    测试代码:
package com.effective.singleton;import java.lang.reflect.Constructor;public class ElvisModifiedReflectAttack{    public static void main(String[] args)    {        try        {            Class
classType = ElvisModified.class; Constructor
c = classType.getDeclaredConstructor(null); c.setAccessible(true); ElvisModified e1 = (ElvisModified)c.newInstance(); ElvisModified e2 = ElvisModified.getInstance(); System.out.println(e1==e2); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }}
    运行结果:
Exception in thread "main" java.lang.ExceptionInInitializerError    at com.effective.singleton.ElvisModified.getInstance(ElvisModified.java:27)    at com.effective.singleton.ElvisModifiedReflectAttack.main(ElvisModifiedReflectAttack.java:17)Caused by: java.lang.RuntimeException: 单例模式被侵犯!    at com.effective.singleton.ElvisModified.
(ElvisModified.java:16) at com.effective.singleton.ElvisModified.
(ElvisModified.java:7) at com.effective.singleton.ElvisModified$SingletonHolder.
(ElvisModified.java:22) ... 2 more
    可以看到,成功的阻止了单例模式被破坏。
    从JDK1.5开始,实现Singleton还有新的写法,只需编写一个包含单个元素的枚举类型。推荐写法:
package com.effective.singleton;public enum SingletonClass{    INSTANCE;    public void test()    {        System.out.println("The Test!");    }}
    测试代码:
package com.effective;import java.lang.reflect.Constructor;import java.lang.reflect.InvocationTargetException;import com.effective.singleton.SingletonClass;public class TestMain{    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException    {        Class
classType = SingletonClass.class; Constructor
c = (Constructor
) classType.getDeclaredConstructor(); c.setAccessible(true); c.newInstance(); }}
    运行结果:
Exception in thread "main" java.lang.NoSuchMethodException: com.effective.singleton.SingletonClass.
() at java.lang.Class.getConstructor0(Unknown Source) at java.lang.Class.getDeclaredConstructor(Unknown Source) at com.effective.TestMain.main(TestMain.java:22)
    由此可见这种写法也可以防止单例模式被“攻击”。
    而且这种写法也可以防止序列化破坏单例模式,具体不在举例了,有关序列化以及单例模式被序列化破坏可以参考博文《JAVA序列化》(链接:http://blog.csdn.net/u013256816/article/details/50474678)。
    单元素的枚举类型已经成为实现Singleton模式的最佳方法。

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