如何防止JAVA反射对单例类的攻击？

　　在我的上篇随笔中，我们知道了创建单例类有以下几种方式：

　　(1).饿汉式;

　　(2).懒汉式(、加同步锁的懒汉式、加双重校验锁的懒汉式、防止指令重排优化的懒汉式);

　　(3).登记式单例模式;

　　(4).静态内部类单例模式;

　　(5).枚举类型的单例模式。

在上面的5种实现方式中，除了枚举类型外，其他的实现方式是可以被JAVA的反射机制给攻击的，即使他的构造方法是私有化的，我们也可以做一下处理，从外部得到它的实例。

　　下面，我将会举例来说明：

说明：

　　Singleton.java     没有经过处理的饿汉式单例模式实现方式

　　Singleton6.java   枚举类型的单例模式

　　SingletonNotAttackByReflect.java         经过处理的饿汉式单例模式实现方式

　　SingletonReflectAttack.java    具体反射类

　　SingletonReflectAttackMain.java    JUnit测试类

举例1：不经过处理的单例类被JAVA反射机制攻击

Singleton.java    代码清单【1.1】

public class Singleton 
{
    private static boolean flag = true;
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    
    private Singleton()
    {
    }
    
    public static Singleton newInstance()
    {
        return INSTANCE;
    }

}

SingletonReflectAttack.java  代码清单【1.2】

/**
     * 单例模式被java反射攻击
     * @throws IllegalArgumentException
     * @throws InstantiationException
     * @throws IllegalAccessException
     * @throws InvocationTargetException
     * @throws SecurityException
     * @throws NoSuchMethodException
     */
    
    public static void attack() throws IllegalArgumentException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, SecurityException, NoSuchMethodException
    {
        Class<?> classType = Singleton.class;
        Constructor<?> constructor = classType.getDeclaredConstructor(null);
        constructor.setAccessible(true);
        Singleton singleton = (Singleton) constructor.newInstance();
        Singleton singleton2 = Singleton.newInstance();
        System.out.println(singleton == singleton2);  //false
    }

测试结果：SingletonReflectAttackMain.java  代码清单【1.3】

/**
     * 1.测试单例模式被java反射攻击
     * @throws NoSuchMethodException 
     * @throws InvocationTargetException 
     * @throws IllegalAccessException 
     * @throws InstantiationException 
     * @throws SecurityException 
     * @throws IllegalArgumentException 
     */
    @Test
    public void testSingletonReflectAttack() throws IllegalArgumentException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException
    {
        System.out.println("-------------单例模式被java反射攻击测试--------------");
        SingletonReflectAttack.attack();
        System.out.println("--------------------------------------------------");
    }
    

运行结果：

　　返回结果为false，说明创建了两个不同的实例。通过反射获取构造函数，然后调用setAccessible(true)就可以调用私有的构造函数；所以创建出来的两个实例时不同的对象。

如果要抵御这种攻击，就要修改构造器，让他在被要求创建第二个实例的时候抛出异常。

下面，我们对饿汉式单例模式做修改。

举例2.经过处理的单例类，JAVA反射机制攻击测试

SingletonNotAttackByReflect.java   代码清单【2.1】

package com.lxf.singleton;

import javax.management.RuntimeErrorException;

public class SingletonNotAttackByReflect
{
    private static boolean flag = false;
    private static final SingletonNotAttackByReflect INSTANCE = new SingletonNotAttackByReflect();
    
    //保证其不被java反射攻击
    private SingletonNotAttackByReflect()
    {
        synchronized (SingletonNotAttackByReflect.class) 
        {
            if(false == flag)
            {
                flag = !flag;
            }
            else
            {
                throw new RuntimeException("单例模式正在被攻击");
            }
            
        }
    }
    
    public static SingletonNotAttackByReflect getInstance()
    {
        return INSTANCE;
    }

    
}

 SingletonReflectAttack.java  代码清单【2.2】

public static void modifiedByAttack() 
    {
        try 
        {
            Class<SingletonNotAttackByReflect> classType = SingletonNotAttackByReflect.class;
            Constructor<SingletonNotAttackByReflect> constructor = classType.getDeclaredConstructor(null);
            constructor.setAccessible(true);
            SingletonNotAttackByReflect singleton = (SingletonNotAttackByReflect) constructor.newInstance();
            SingletonNotAttackByReflect singleton2 = SingletonNotAttackByReflect.getInstance();
            
            System.out.println(singleton == singleton2); 
        } 
        catch (Exception e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
        
    }

SingletonReflectAttackMain.java  代码清单【2.3】

/**
     * 2.修改后的单例模式被java反射攻击测试.
     * 攻击失败
     * @throws IllegalArgumentException
     * @throws SecurityException
     * @throws InstantiationException
     * @throws IllegalAccessException
     * @throws InvocationTargetException
     * @throws NoSuchMethodException
     */
    
    @Test
    public void testModifiedByattack() throws IllegalArgumentException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException
    {
        System.out.println("-------------修改后的单例模式被java反射攻击测试--------------");
        SingletonReflectAttack.modifiedByAttack();
        System.out.println("----------------------------------------------------------");
    }

运行结果：

在之前，我们也介绍过，枚举类型的单例模式也可以防止被JAVA反射攻击，这里我们简单测试一下。

举例3：枚举类型的单例模式被JAVA反射机制攻击测试

Singleton6.java    代码清单【3.1】

public enum Singleton6
{
    INSTANCE;
    
    private Resource instance;
    
    Singleton6()
    {
        instance = new Resource();
    }
    
    public Resource getInstance()
    {
        return instance;
    }
    
    
}

 SingletonReflectAttack.java  代码清单【3.2】

    public static void enumAttack() throws SecurityException, NoSuchMethodException, IllegalArgumentException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException
    {
        try 
        {
            Class<Singleton6> classType = Singleton6.class;
            Constructor<Singleton6> constructor =(Constructor<Singleton6>) classType.getDeclaredConstructor();
            constructor.setAccessible(true);
            constructor.newInstance();
            
        } 
        catch (Exception e) 
        {
            e.printStackTrace();
        }

SingletonReflectAttackMain.java  代码清单【3.3】

/**
     * 枚举类型的单例模式被java反射攻击测试
     * 攻击失败
     * 
     * @throws IllegalArgumentException
     * @throws SecurityException
     * @throws InstantiationException
     * @throws IllegalAccessException
     * @throws InvocationTargetException
     * @throws NoSuchMethodException
     */
    
    @Test
    public void testenumAttack() throws IllegalArgumentException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException
    {
        System.out.println("-------------枚举类型的单例模式被java反射攻击测试--------------");
        SingletonReflectAttack.enumAttack();
        System.out.println("----------------------------------------------------------");
    }

运行结果：

 4.总结与拓展

 所以，在项目开发中，我们要根据实际情况，选择最安全的单例模式实现方式。