AI 助理
备案控制台
开发者社区 开发与运维 文章 正文

单例模式的创建、破坏和防破坏

2022-06-11 129
版权
版权声明：
本文内容由阿里云实名注册用户自发贡献，版权归原作者所有，阿里云开发者社区不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。具体规则请查看《 阿里云开发者社区用户服务协议》和 《阿里云开发者社区知识产权保护指引》。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容，填写 侵权投诉表单进行举报，一经查实，本社区将立刻删除涉嫌侵权内容。
简介： 单例模式的创建、破坏和防破坏

前言


大家所熟知的单例模式只能创建唯一一个实例，今天我们介绍几种常见的单例模式，同时说一说如何破坏单例模式，同时又怎么来防破坏。


单例模式


     单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

     这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。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。


1、单例类只能有一个实例。

2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。

3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。


单例模式的几种实现方式


懒汉式，线程不安全


下面的懒汉式是线程不安全的，支持懒加载，因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。


样例代码：


public class Singleton{
  private static Singleton instance;
  private Singleton(){
  }
  public static Singleton getInstance(){
      if(instance == null){
          return new Singleton();
      }
      return instance;
  }
}

懒汉式，线程安全


下面的这种方式可以保证线程安全，支持懒加载，优点是第一次调用才初始化，避免内存浪费。缺点是必须加锁synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。


样例代码：


public class Singleton{
  private static Singleton instance;
  private Singleton(){
  }
  public static synchronized Singleton getInstance(){
      if(instance == null){
          return new Singleton();
      }
      return instance;
  }
}

饿汉式


饿汉式，比较常用，但是容易参生垃圾对象，这种方式不支持懒加载，线程安全，优点是没有加锁，执行效率会提高。缺点是类加载时就初始化，浪费内存。


样例代码：


public class Singleton {  
    private static Singleton instance = new Singleton();  
    private Singleton (){
    }  
    public static Singleton getInstance() {  
      return instance;  
    }  
}

双检锁/双重校验锁


这种方式支持懒加载，线程安全，这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。


样例代码：


public class Singleton {  
    private volatile static Singleton instance;
    private Singleton(){
    }
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance==null){
            synchronized (Singleton.class){
                if(instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    } 
}

登记式/静态内部类


这种方式支持懒加载，线程安全，这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。


public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    private  Singleton(){
    }
    public static final Singleton getInstance(){
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }  
}

枚举


这种实现方式不支持懒加载，线程安全，不过还没有被广泛采用，但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化。这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。


public enum Singleton {  
    INSTANCE;  
    public void whateverMethod() {  
    }  
}

模拟一个数据库连接类：


public enum SingletonEnum {
    INSTANCE;
    private DBConnection connection = null;
    SingletonEnum(){
        connection = new DBConnection();
    }
    public DBConnection getConnection(){
        return connection;
    }
}

public class DBConnection{
}

public class TestConnection {
    public static void main(String[] args) {
        DBConnection con1 = DataSourceEnum.DATASOURCE.getConnection();
        DBConnection con2 = DataSourceEnum.DATASOURCE.getConnection();
        System.out.println(con1 == con2); //输出结果为true。
    }
}

破坏单例模式


破坏单例模式主要有两种方法：反射、反序列化


我们就拿最经典的饿汉式来演示破坏和防破坏。


未破坏的情况


Singleton：

/**
 * Keafmd
 *
 * @ClassName: Singleton
 * @Description: 单例模式
 * @author: 牛哄哄的柯南
 * @date: 2021-09-07 10:53
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton (){
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

测试类（未破坏）：


/**
 * Keafmd
 *
 * @ClassName: SigletonTest
 * @Description: 测试类
 * @author: 牛哄哄的柯南
 * @date: 2021-09-07 11:04
 */
public class SingletonTest {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); 
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance1); //com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@610455d6
        System.out.println(instance2); //com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@610455d6
        System.out.println(instance1==instance2); //true
    }
}

破坏后的情况


Singleton：（不改变）


/**
 * Keafmd
 *
 * @ClassName: Singleton
 * @Description: 单例模式
 * @author: 牛哄哄的柯南
 * @date: 2021-09-07 10:53
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton (){
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

测试类（通过反射破坏）：


package com.keafmd.Study.designPatterns.Blog;
import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
/**
 * Keafmd
 *
 * @ClassName: SigletonTest
 * @Description: 测试类
 * @author: 牛哄哄的柯南
 * @date: 2021-09-07 11:04
 */
public class SingletonTest {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance1); //com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@610455d6
        System.out.println(instance2); //com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@610455d6
        System.out.println(instance1==instance2); //true
        //=====================破坏单例模式===================
        //通过反射获取实例，破坏单例
        Constructor<Singleton> constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor();
        constructor.setAccessible(true);
        Singleton instance11 = constructor.newInstance();
        Singleton instance22 = constructor.newInstance();
        System.out.println(instance11); //com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@511d50c0
        System.out.println(instance22); //com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@60e53b93
        System.out.println(instance11==instance22); //false 证明单例模式已经被破坏
    }
}

输出结果：


com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@610455d6
com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@610455d6
true
com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@511d50c0
com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@60e53b93
false
Process finished with exit code 0

这种破坏是通过java的反射机制，创建一个实例，这种破坏方法通过setAccessible(true)的方法是java跳过检测语法，可以临时改变访问权限，就可以获取私有成员变量。


单例模式的防破坏


其实防止破坏最简单的一种方式就是判断下有没有创建过实例，如果是第二次创建实例对象的时候，直接抛出异常，阻止创建即可。


重写Singleton类：


package com.keafmd.Study.designPatterns.Blog;
/**
 * Keafmd
 *
 * @ClassName: Singleton
 * @Description: 单例模式
 * @author: 牛哄哄的柯南
 * @date: 2021-09-07 10:53
 */
public class Singleton {
    //阻止实例化
    private static boolean flag=true;
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton (){
        if(!flag){
            throw new RuntimeException("这个单例模式类不能创建更多的对象了");
        }
    }
    public static Singleton getInstance() {
        if(flag){
            flag=false; //第一次创建时就会改变flag的值，导致后面创建不成功
        }
        return instance;
    }
}

测试类（未改变）：


package com.keafmd.Study.designPatterns.Blog;
import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
/**
 * Keafmd
 *
 * @ClassName: SigletonTest
 * @Description: 测试类
 * @author: 牛哄哄的柯南
 * @date: 2021-09-07 11:04
 */
public class SingletonTest {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance1);
        System.out.println(instance2);
        System.out.println(instance1==instance2);
        //=====================破坏单例模式===================
        //通过反射获取实例，破坏单例
        Constructor<Singleton> constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor();
        constructor.setAccessible(true);
        Singleton instance11 = constructor.newInstance();
        Singleton instance22 = constructor.newInstance();
        System.out.println(instance11);
        System.out.println(instance22);
        System.out.println(instance11==instance22);
    }
}

输出结果：


com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@610455d6
com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@610455d6
true
Exception in thread "main" java.lang.reflect.InvocationTargetException
  at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance0(Native Method)
  at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance(NativeConstructorAccessorImpl.java:62)
  at sun.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl.newInstance(DelegatingConstructorAccessorImpl.java:45)
  at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:423)
  at com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.SingletonTest.main(SingletonTest.java:28)
Caused by: java.lang.RuntimeException: 这个单例模式类不能创建更多的对象了
  at com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton.<init>(Singleton.java:28)
  ... 5 more
Process finished with exit code 1

这样在执行到Singleton instance22 = constructor.newInstance();这行的时候就会抛出异常，这样就防止了破坏。


文章标签：
Java
安全
数据库连接
设计模式
牛哄哄的柯南8151
目录
相关文章
历年考试不作弊
|
3月前
|
安全 算法 网络安全
网络安全的屏障：漏洞、加密与意识
【9月更文挑战第2天】在数字时代的浪潮中，网络安全如同一道防线，守护着信息世界的安宁。本文旨在深入探讨网络安全的核心要素：漏洞管理、加密技术和安全意识。我们将从网络安全漏洞的类型和防范措施入手，逐步过渡到加密技术的原理和应用，最后强调提升个人和企业的安全意识的重要性。通过深入浅出的分析，揭示这些要素如何协同工作，共同构建起坚不可摧的网络防御体系。
历年考试不作弊
40 5
游客qeoynko2nmbgk
|
3月前
|
存储 SQL 安全
【恶意代码系列】一．何谓恶意代码
【恶意代码系列】一．何谓恶意代码
游客qeoynko2nmbgk
92 0
愿天堂没有BUG（公众号同名）
|
6月前
|
存储 测试技术 Python
记一次线上安全测试中误用父类属性导致数据污染的解决方案
在线上安全测试的过程中，会使用 Nmap 进行端口扫描，为了提升端口扫描的效率，扫描策略通常是检测常用端口是否处于开放状态，并在父类中使用名为 all_open_ports 的属性来记录这些开放的端口。 在后续的测试过程中，需要检查所涉及的端口是否包含在 all_open_ports 中。如果不存在，就需要进一步对这些端口进行开放检测。如果端口的检测结果是开放的，测试将继续进行并将这些端口记录到 all_open_ports 中，以便在下次遇到相同端口时无需重复检测。 然而，由于安全测试是多线程进行的，某些情况下可以将 all_open_ports 理解为共享变量，这导致当两个不同的测试环境同
愿天堂没有BUG（公众号同名）
34 1
泡沫o0
|
7月前
|
监控 安全 算法
悬垂引用与临时对象在C++中的深入探讨: 风险、原因与预防策略
悬垂引用与临时对象在C++中的深入探讨: 风险、原因与预防策略
泡沫o0
251 3
Tom弹架构
|
存储 安全 Java
这9个单例被破坏的事故现场，你遇到过几个?
我们看到的单例模式通用写法，一般就是饿汉式单例的标准写法。饿汉式单例写法在类加载的时候立即初始化，并且创建单例对象。它绝对线程安全，在线程还没出现之前就实例化了，不可能存在访问安全问题。饿汉式单例还有另外一种写法，代码如下。
Tom弹架构
54 0
四维大脑
|
设计模式 安全 Java
设计模式之单例模式(创建、单例破坏、防止破坏)
设计模式之单例模式(创建、单例破坏、防止破坏)
四维大脑
100 0
Tom弹架构
|
设计模式 SQL Java
哪些情况下的单例对象可能会破坏？
有位小伙伴在评论区留言，希望我分享一些设计模式相关的面试题。设计模式本身是很抽象的，但是在很多面试中又经常被问到，很多小伙伴其实都能答得上，但是又不知道怎么样回答才能让面试官满意，往往越简单的知识越能够体现出核心竞争力。
Tom弹架构
78 1
闻缺陷则喜何志丹
多线程防冲突
多线程防冲突
闻缺陷则喜何志丹
30 0
iewpzppxbbjsw
|
安全 网络安全 数据安全/隐私保护
网络安全——一篇文章看懂逻辑漏洞
今天要分享的是一个特别常见却不容易找的漏洞——逻辑漏洞，话不多说进入正题
iewpzppxbbjsw
312 0
网络安全——一篇文章看懂逻辑漏洞
游客jg66u5ccnvps4
|
SQL 安全 网络安全
网络安全的逻辑漏洞
一、逻辑漏洞 1.简介 2.详细解读 3.常见的逻辑漏洞 4.如何挖掘逻辑漏洞 5.交易支付中的逻辑问题 6.密码修改逻辑漏洞 （1）需要验证原密码 （2）不需要验证原密码 二、越权访问 1.水平越权 2.垂直越权 3、越权访问修复
游客jg66u5ccnvps4
233 0

热门文章

最新文章

  • 1
    跟阿里云技术专家阙寒一起深度了解视频直播CDN技术
  • 2
    流批一体的近实时数仓的思考与设计
  • 3
    丰富、连接、待集成—MaxCompute 生态再出发
  • 4
    securecrt克隆会话与sshd 的 MaxSessions
  • 5
    McAfee揭秘网络最危险搜索关键词
  • 6
    微软再爆IE 0day漏洞 绿盟科技提供预警及防护手段
  • 7
    uboot命令分析+实现【转】
  • 8
    读书笔记--101个shell脚本 之#11--炫
  • 9
    SQL Server 深入解析索引存储(堆)
  • 10
    OAF_EO系列3 - Initialize详解和实现（案例）
  • 1
    【claude官网中文版】国内如何使用claude?记住这十大技巧！
    100
  • 2
    调用云端Qwen系列大模型（TURBO、PLUS、MAX和MAX_LATEST）在国际商业咨询智能体场景的实践探索
    50
  • 3
    已解决：国内如何使用Claude 3.5 Sonnet \ claude官网中文入口
    42
  • 4
    HarmonyOS 5.0 Next实战应用开发—‘我的家乡’【HarmonyOS Next华为公司完全自研的操作系统】
    64
  • 5
    自学记录鸿蒙API 13：实现多目标识别Object Detection
    158
  • 6
    《探索人工智能产业的可持续发展模式与策略》
    18
  • 7
    《人工智能助力社会学研究：数据挖掘与分析方法的深度探索》
    20
  • 8
    《软体机器人与仿生机器人的人工智能控制技术：挑战与突破》
    18
  • 9
    《探索机器人自主导航与路径规划技术的热点》
    20
  • 10
    《集成学习：堆叠泛化与提升法在人工智能中的应用热点》
    16

    • 相关电子书

    更多
  • 代码未写，漏洞已出——谈谈设计不当导致的安全问题
  • 观星：每个威胁都不是独立存在的
  • 每个威胁都不是独立存在的
    • 下一篇
    手把手教你白嫖阿里云服务器(免费领服务器)