面试加分项：如何防止序列化和反射破坏单例模式

大家应该都知道反射和序列化会破坏单例模式，但是一部分人可能不知道，如何防止这种破坏，下面文章就记录一下，如何防止单例模式被反射和序列化破坏！

1、单例模式

单例模式：顾名思义就是只有一个实例，并且它自己负责创建自己的对象，这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

实现方式：单例模式的实现方式有很多种，比如懒汉式,饿汉式,双重校验锁,静态内部类,枚举等等，这里就不一一贴出来代码看了，不熟悉或者感兴趣的同学可以点后面链接去自己查看。单例模式

我们这里先写一个饿汉式的，方便下面文章使用。

public class HungrySingleton implements Serializable {

    private final static HungrySingleton hungrySingleton;

    // 初始化
    static {
        hungrySingleton = new HungrySingleton();
    }

    // 构造器私有化
    private HungrySingleton(){

    }

    // 提供唯一访问方式
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return hungrySingleton;
    }
}

2、序列化破坏单例模式

首先通过getInstance()得到对象，然后序列化到文件中，再读取文件得到一个新的对象，然后判断两个对象是否相同，代码如下：

public class HungrySingletonTest {

    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {

        // 获取对象
        HungrySingleton instance = HungrySingleton.getInstance();
        // 将对象序列化到文件中
        ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("hungrysingleton.txt"));
        objectOutputStream.writeObject(instance);

        // 读取文件
        File file = new File("hungrysingleton.txt");
        ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
        HungrySingleton newInstance = (HungrySingleton) objectInputStream.readObject();

        // 判断是否为同一个对象
        System.out.println("初始对象：" + instance);
        System.out.println("反序列化后得到的对象：" + newInstance);

        System.out.println(instance == newInstance);
    }
}

很明显可以看到，通过反序列化拿到了不同的对象，从而说序列化破坏了单例模式，！

原因：因为反序列化是从文件中读取数据，那先来看下ObjectInputStream的readObject()方法，这里主要看下下图打断点的这个方法，也就是readObject0这个方法： 这个方法里面的代码比较长，我就不截图出来了，这个方法里面有个switch判断，判断读取类型，因为刚才读取的是Object类型的，那就看下TC_OBJECT这一类型里面的readOrdinaryObject方法： 进入这个方法可以看到最后返回的Object有一个判断，如果这个类实现了序列化接口，那么返回一个newInstance，否则返回null，而刚才写的类已经实现了序列化接口，那么这个方法返回的就是通过反射得到的一个新的实例，所以反序列化拿到了不同的对象！

3、反射破坏单例模式

首先得到HungrySingleton类的构造器，然后将权限改为true，然后newInstance得到一个新的实例，判断两个实例是否相同，代码如下：

public class HungrySingletonTest {

    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {

        Class hungrySingletonClass = HungrySingleton.class;
        // 得到HungrySingleton类的构造器
        Constructor constructor = hungrySingletonClass.getDeclaredConstructor();
        // 将构造器权限改为true
        constructor.setAccessible(true);
        HungrySingleton instance = HungrySingleton.getInstance();
        HungrySingleton newInstance = (HungrySingleton) constructor.newInstance();

        System.out.println("初始实例：" + instance);
        System.out.println("反射得到的实例：" + newInstance);
        System.out.println(instance == newInstance);
    }
}

可以看到，得到的实例不同，表示单例模式被反射破坏了！

原因：原因很简单，上面代码也写了注释，就是因为反射将构造器的私有属性改变了，所以类可以通过构造器得到一个新的实例，这样相比于初始化的实例，肯定是不相同的。

4、序列化破坏解决方案

要想解决序列化破坏单例模式其实很简单，只用在单例类内添加一个名为readResolve()方法，代码如下：

public class HungrySingleton implements Serializable {

    private final static HungrySingleton hungrySingleton;

    // 初始化
    static {
        hungrySingleton = new HungrySingleton();
    }

    // 构造器私有化
    private HungrySingleton(){

    }

    // 提供唯一访问方式
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return hungrySingleton;
    }
    
    // 返回唯一对象
    private Object readResolve(){
        return hungrySingleton;
    }
}

再执行一下main方法，可以看到如下结果： 可以看到返回了同一个对象，至于原因，继续往下看。

上面将反序列化源码的时候，进入了下图这里： 由于类实现了序列化接口，那么返回一个新的实例，那么obj必不可能为null，再往下看： 可以看到它调用了一个hasReadResolveMethod方法，这个方法你进去看注释: 或者看方法名字也能看清楚，就是判断要反序列化的类是否有readResolve这个方法，而我们刚才的类中有这个方法，那么就会返回true，往下执行，就到了下图这一步，执行invokeReadResolve方法：

这里通过名字也能看出来，就是通过反射去调用readResolve方法，而我们写的类中，readResolve方法返回的是唯一的HungrySingleton类的实例，由此得到的对象和通过getInstance()得到的对象是一致的！

5、反射破坏解决方案

反射破坏的解决方案，就要针对不同的实现方式来说了，比如上面写的单例模式是饿汉式，就是类在初始化的时候就已经将对象创建好了，针对于这种，我们可以修改一下代码，在构造器内增加判断：

public class HungrySingleton implements Serializable {

    private final static HungrySingleton hungrySingleton;

    // 初始化
    static {
        hungrySingleton = new HungrySingleton();
    }

    // 构造器私有化
    private HungrySingleton(){
        if (hungrySingleton != null){
            throw new RuntimeException("单例构造器禁止反射调用 ");
        }
    }

    // 提供唯一访问方式
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return hungrySingleton;
    }
}

如果是那些懒汉式或者双重锁的那种的话，可以增加一个静态变量，然后在类初始化的时候将静态变量修改值，然后在构造器内判断静态变量的值来做相应的操作！

6、公众号

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