在正常代码编码中,一个单例写完之后,在某个特定场景下,这个类就只有唯一的一个实例,比如:在一个 Java 进程中,或者在一个容器中。

但是单例仍然可以通过非常规的操作进行破坏,比如:反射、序列化反序列化,

不过正常情况下的代码编写,也不会有人特意去这么做,正常都是闲的蛋疼。

反射、序列化反序列化之所以能够破坏单例,本质上都是绕过了私有构造,使用反射 API 实例化出了新的对象。

下面分别来看一下这两种破坏单例的实现,以及如何解决这种问题。

首先准备一个单例实现,静态内部类的懒加载单例实现,该单例用以演示破坏和解决单例的问题,相关代码如下:
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反射破坏单例

通过反射破坏单例,相关代码如下:
09.png

如上图所示,单例破坏是通过反射机制绕过安全检查,直接调用私有构造进行实例化的创建,从而导致出现多个实例,破坏单一实例的效果。
而要解决该问题,就需要在私有构造器里面做文章,拒绝反射调用私有构造器。
防止反射进行对象的构造操作关优化单例实现如下:
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反序列化破坏单例

单例类需实现 Serializable

反序列化破坏单例的相关测试代码如下:
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上述代码,通过序列化反序列化操作,也就是将数据转成流倒腾了一遍,从而破坏了单一实例。

下面来看一下 反序列化 破坏单例的原理。

通过 ObjectInputStream 源码进行查看,相关源码追踪时序图如下:
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来看一下 ObjectInputStream#readOrdinaryObject 相关代码实现
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通过源码能够知道,反序列化同样是使用的反射来进行对象的实例化。

除了通过构造函数来解决还有什么解决方案?

我们再回到上述源码中,如下:
13.png

在反射调用构造函数实例化对象后,会尝试调用类中的 readResolve 方法,如果该方法返回对象,就使用该对象返回的对象进行返回。

这时候就可以以这个方法为切入点,来解决反序列化对象不是单例的问题,相关实现代码如下:
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虽然反序列化代码仍然会调用反射构造API 进行对象的构造,但是在返回对象前,通过 readResolve 返回已经实例化的对象,保证返回对象的单例不被破坏。


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