序列化对单例模式的破坏

序列化对单例的破坏

首先来写一个单例的类：

code 1

package com.hollis; import java.io.Serializable; /** * Created by hollis on 16/2/5. * 使用双重校验锁方式实现单例 */ public class Singleton implements Serializable{ private volatile static Singleton singleton; private Singleton (){} public static Singleton getSingleton() { if (singleton == null) { synchronized (Singleton.class) { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } } } return singleton; } }

接下来是一个测试类：

code 2

package com.hollis; import java.io.*; /** * Created by hollis on 16/2/5. */ public class SerializableDemo1 { //为了便于理解，忽略关闭流操作及删除文件操作。真正编码时千万不要忘记 //Exception直接抛出 public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException { //Write Obj to file ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("tempFile")); oos.writeObject(Singleton.getSingleton()); //Read Obj from file File file = new File("tempFile"); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file)); Singleton newInstance = (Singleton) ois.readObject(); //判断是否是同一个对象 System.out.println(newInstance == Singleton.getSingleton()); } } //false

输出结构为false，说明：

通过对Singleton的序列化与反序列化得到的对象是一个新的对象，这就破坏了Singleton的单例性。

这里，在介绍如何解决这个问题之前，我们先来深入分析一下，为什么会这样？在反序列化的过程中到底发生了什么。

ObjectInputStream

对象的序列化过程通过ObjectOutputStream和ObjectInputputStream来实现的，那么带着刚刚的问题，分析一下ObjectInputputStream 的readObject 方法执行情况到底是怎样的。

为了节省篇幅，这里给出ObjectInputStream的readObject的调用栈：

这里看一下重点代码，readOrdinaryObject方法的代码片段： code 3

private Object readOrdinaryObject(boolean unshared) throws IOException { //此处省略部分代码 Object obj; try { obj = desc.isInstantiable() ? desc.newInstance() : null; } catch (Exception ex) { throw (IOException) new InvalidClassException( desc.forClass().getName(), "unable to create instance").initCause(ex); } //此处省略部分代码 if (obj != null && handles.lookupException(passHandle) == null && desc.hasReadResolveMethod()) { Object rep = desc.invokeReadResolve(obj); if (unshared && rep.getClass().isArray()) { rep = cloneArray(rep); } if (rep != obj) { handles.setObject(passHandle, obj = rep); } } return obj; }

code 3 中主要贴出两部分代码。先分析第一部分：

code 3.1

Object obj; try { obj = desc.isInstantiable() ? desc.newInstance() : null; } catch (Exception ex) { throw (IOException) new InvalidClassException(desc.forClass().getName(),"unable to create instance").initCause(ex); }

这里创建的这个obj对象，就是本方法要返回的对象，也可以暂时理解为是ObjectInputStream的readObject返回的对象。

isInstantiable：如果一个serializable/externalizable的类可以在运行时被实例化，那么该方法就返回true。针对serializable和externalizable我会在其他文章中介绍。

desc.newInstance：该方法通过反射的方式调用无参构造方法新建一个对象。

所以。到目前为止，也就可以解释，为什么序列化可以破坏单例了？

答：序列化会通过反射调用无参数的构造方法创建一个新的对象。

那么，接下来我们再看刚开始留下的问题，如何防止序列化/反序列化破坏单例模式。

防止序列化破坏单例模式

先给出解决方案，然后再具体分析原理：

只要在Singleton类中定义readResolve就可以解决该问题：

code 4

package com.hollis; import java.io.Serializable; /** * Created by hollis on 16/2/5. * 使用双重校验锁方式实现单例 */ public class Singleton implements Serializable{ private volatile static Singleton singleton; private Singleton (){} public static Singleton getSingleton() { if (singleton == null) { synchronized (Singleton.class) { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } } } return singleton; } private Object readResolve() { return singleton; } }

还是运行以下测试类：

package com.hollis; import java.io.*; /** * Created by hollis on 16/2/5. */ public class SerializableDemo1 { //为了便于理解，忽略关闭流操作及删除文件操作。真正编码时千万不要忘记 //Exception直接抛出 public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException { //Write Obj to file ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("tempFile")); oos.writeObject(Singleton.getSingleton()); //Read Obj from file File file = new File("tempFile"); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file)); Singleton newInstance = (Singleton) ois.readObject(); //判断是否是同一个对象 System.out.println(newInstance == Singleton.getSingleton()); } } //true

本次输出结果为true。具体原理，我们回过头继续分析code 3中的第二段代码:

code 3.2

if (obj != null && handles.lookupException(passHandle) == null && desc.hasReadResolveMethod()) { Object rep = desc.invokeReadResolve(obj); if (unshared && rep.getClass().isArray()) { rep = cloneArray(rep); } if (rep != obj) { handles.setObject(passHandle, obj = rep); } }

hasReadResolveMethod:如果实现了serializable 或者 externalizable接口的类中包含readResolve则返回true

invokeReadResolve:通过反射的方式调用要被反序列化的类的readResolve方法。

所以，原理也就清楚了，主要在Singleton中定义readResolve方法，并在该方法中指定要返回的对象的生成策略，就可以防止单例被破坏。

总结

在涉及到序列化的场景时，要格外注意他对单例的破坏。