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前面我们演示了单例模式的多种Java代码的实现方式，虽然看上去完美无缺的，但是其实还是存在一定的问题的，在某些场景下，可以破坏单例模式，从而创建出来多个实例。接下来，我们一起看下破坏
单例模式的两个场景，以及每个场景我们应该如何预防被破坏。
破坏单例模式两种场景
使上面定义的单例类（Singleton）可以创建多个对象，枚举方式除外。有两种方式，分别是序列化和反射。
序列化反序列化方式破坏单例模式演示
Singleton类：
public class Singleton implements Serializable {
//私有构造方法
private Singleton() {}
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
//对外提供静态方法获取该对象
public static Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
Test类：
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//往文件中写对象
//writeObject2File();
//从文件中读取对象
Singleton s1 = readObjectFromFile();
Singleton s2 = readObjectFromFile();
//判断两个反序列化后的对象是否是同一个对象
System.out.println(s1 == s2);
}
private static Singleton readObjectFromFile() throws Exception {
//创建对象输入流对象
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\Think\\Desktop\\a.txt"));
//第一个读取Singleton对象
Singleton instance = (Singleton) ois.readObject();
return instance;
}
public static void writeObject2File() throws Exception {
//获取Singleton类的对象
Singleton instance = Singleton.getInstance();
//创建对象输出流
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\Users\\Think\\Desktop\\a.txt"));
//将instance对象写出到文件中
oos.writeObject(instance);
}
}
上面代码运行结果是false，表明序列化和反序列化已经破坏了单例设计模式。
反射方式破坏单例模式演示
Singleton类：
public class Singleton {
//私有构造方法
private Singleton() {}
private static volatile Singleton instance;
//对外提供静态方法获取该对象
public static Singleton getInstance() {
if(instance != null) {
return instance;
}
synchronized (Singleton.class) {
if(instance != null) {
return instance;
}
instance = new Singleton();
return instance;
}
}
}
Test类：
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//获取Singleton类的字节码对象
Class clazz = Singleton.class;
//获取Singleton类的私有无参构造方法对象
Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor();
//取消访问检查
constructor.setAccessible(true);
//创建Singleton类的对象s1
Singleton s1 = (Singleton) constructor.newInstance();
//创建Singleton类的对象s2
Singleton s2 = (Singleton) constructor.newInstance();
//判断通过反射创建的两个Singleton对象是否是同一个对象
System.out.println(s1 == s2);
}
}
上面代码运行结果是false，表明序列化和反序列化已经破坏了单例设计模式
注意：枚举方式实现的单例模式不会出现这两个问题。
如何解决破坏单例的问题
序列化、反序列方式破坏单例模式的解决方法
在Singleton类中添加readResolve()方法，在反序列化时被反射调用，如果定义了这个方法，就返回这个方法的值，如果没有定义，则返回新new出来的对象。
Singleton类：
public class Singleton implements Serializable {
//私有构造方法
private Singleton() {}
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
//对外提供静态方法获取该对象
public static Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
/**
* 下面是为了解决序列化反序列化破解单例模式
*/
private Object readResolve() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
源码解析：
ObjectInputStream类
public final Object readObject() throws IOException, ClassNotFoundException{
...
// if nested read, passHandle contains handle of enclosing object
int outerHandle = passHandle;
try {
Object obj = readObject0(false);//重点查看readObject0方法
.....
}
private Object readObject0(boolean unshared) throws IOException {
...
try {
switch (tc) {
...
case TC_OBJECT:
return checkResolve(readOrdinaryObject(unshared));//重点查看readOrdinaryObject方法
...
}
} finally {
depth--;
bin.setBlockDataMode(oldMode);
}
}
private Object readOrdinaryObject(boolean unshared) throws IOException {
...
//isInstantiable 返回true，执行 desc.newInstance()，通过反射创建新的单例类，
obj = desc.isInstantiable() ? desc.newInstance() : null;
...
// 在Singleton类中添加 readResolve 方法后 desc.hasReadResolveMethod() 方法执行结果为true
if (obj != null && handles.lookupException(passHandle) == null && desc.hasReadResolveMethod()) {
// 通过反射调用 Singleton 类中的 readResolve 方法，将返回值赋值给rep变量
// 这样多次调用ObjectInputStream类中的readObject方法，继而就会调用我们定义的readResolve方法，所以返回的是同一个对象。
Object rep = desc.invokeReadResolve(obj);
...
}
return obj;
}
反射方式破解单例的解决方法
public class Singleton {
//私有构造方法
private Singleton() {
/*
反射破解单例模式需要添加的代码
*/
if(instance != null) {
throw new RuntimeException();
}
}
private static volatile Singleton instance;
//对外提供静态方法获取该对象
public static Singleton getInstance() {
if(instance != null) {
return instance;
}
synchronized (Singleton.class) {
if(instance != null) {
return instance;
}
instance = new Singleton();
return instance;
}
}
}
说明:
这种方式比较好理解。当通过反射方式调用构造方法进行创建创建时，直接抛异常。不运行此中操作。
JDK源码解析-Runtime类
Runtime类就是使用的单例设计模式。
通过源代码查看使用的是哪种单例模式
public class Runtime {
private static Runtime currentRuntime = new Runtime();
/**
* Returns the runtime object associated with the current Java application.
* Most of the methods of class <code>Runtime</code> are instance
* methods and must be invoked with respect to the current runtime object.
*
* @return the <code>Runtime</code> object associated with the current
* Java application.
*/
public static Runtime getRuntime() {
return currentRuntime;
}
/** Don't let anyone else instantiate this class */
private Runtime() {}
...
}
从上面源代码中可以看出Runtime类使用的是恶汉式（静态属性）方式来实现单例模式的。
使用Runtime类中的方法
public class RuntimeDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//获取Runtime类对象
Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
//返回 Java 虚拟机中的内存总量。
System.out.println(runtime.totalMemory());
//返回 Java 虚拟机试图使用的最大内存量。
System.out.println(runtime.maxMemory());
//创建一个新的进程执行指定的字符串命令，返回进程对象
Process process = runtime.exec("ipconfig");
//获取命令执行后的结果，通过输入流获取
InputStream inputStream = process.getInputStream();
byte[] arr = new byte[1024 * 1024* 100];
int b = inputStream.read(arr);
System.out.println(new String(arr,0,b,"gbk"));
}
}
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