ITEM 89: FOR INSTANCE CONTROL, PREFER ENUM TYPES TOREADRESOLVE
item 3 描述了单例模式，并给出了下面的单例类示例。这个类限制对其构造函数的访问，以确保只创建一个实例:
public class Elvis {
public static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
private Elvis() { ... }
public void leaveTheBuilding() { ... } }
如 item 3 所述，如果将实现 Serializable 的单词添加到它的声明中，这个类将不再是一个单例。类使用默认的序列化形式还是自定义序列化形式(item 87)并不重要，类是否提供显式的 readObject 方法(item 88)也不重要。
任何 readObject 方法，无论是显式的还是默认的，都会返回一个新创建的实例，它将不是在类初始化时创建的相同实例。
readResolve 特性允许您用另一个实例替换由 readObject [Serialization, 3.7]创建的实例。如果正在反序列化的对象的类使用适当的声明定义了一个 readResolve 方法，则在反序列化后在新创建的对象上调用该方法。然后，该方法返回的对象引用将代替新创建的对象返回。在此特性的大多数使用中，不会保留对新创建对象的引用，因此它立即符合垃圾收集的条件。
如果 Elvis 类被用来实现 Serializable，下面的读取-解析方法足以保证单例属性:
// readResolve for instance control - you can do better!
private Object readResolve() {
// Return the one true Elvis and let the garbage collector
// take care of the Elvis impersonator.
return INSTANCE;
}
此方法忽略反序列化的对象，返回在初始化类时创建的 Elvis 实例。因此，Elvis 实例的序列化形式不需要包含任何实际数据；所有实例字段都应该声明为 transient。实际上，如果您依赖于 readResolve 进行实例控制，那么具有对象引用类型的所有实例字段都必须声明为 transient。否则，一个确定的攻击者可能会在反序列化对象的readResolve 方法运行之前保护对其的引用，使用的技术有点类似于item 88 中的MutablePeriod 攻击。
这种攻击有点复杂，但基本原理很简单。如果一个单例包含一个非瞬态对象引用字段，该字段的内容将在该单例的 readResolve 方法运行之前被反序列化。这允许一个精心设计的流在对象引用字段的内容被反序列化时“偷取”一个对最初反序列化的单例的引用。
下面是它的工作原理。首先，编写一个 “stealer” 类，该类拥有一个 readResolve 方法和一个实例字段，该实例字段引用了被 stealer “隐藏”的序列化单例。在序列化流中，用 stealer 的实例替换 singleton 的非瞬态字段。现在就有了一个循环:单元素包含偷取者，偷取者引用单元素。
因为单例包含窃取器，所以窃取器的 readResolve 方法在反序列化单例时首先运行。因此，当 stealer 的 readResolve 方法运行时，它的实例字段仍然引用部分反序列化(还没有解析)的单例。
stealer 的 readResolve 方法将引用从它的实例字段复制到一个静态字段中，以便在readResolve 方法运行后可以访问该引用。然后，该方法为其隐藏的字段返回正确类型的值。如果不这样做，那么当序列化系统试图将 stealer 引用存储到这个字段时，VM 将抛出 ClassCastException。
为了使其具体化，考虑以下破碎单例:
// Broken singleton - has nontransient object reference field!
public class Elvis implements Serializable {
public static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
private Elvis() { }
private String[] favoriteSongs = { "Hound Dog", "Heartbreak Hotel" };
public void printFavorites() {
System.out.println(Arrays.toString(favoriteSongs));
}
private Object readResolve() {
return INSTANCE;
}
}
下面是一个“stealer”，按照上面的描述构造:
public class ElvisStealer implements Serializable {
static Elvis impersonator;
private Elvis payload;
private Object readResolve() {
// Save a reference to the "unresolved" Elvis instance
impersonator = payload;
// Return object of correct type for favoriteSongs field
return new String[] { "A Fool Such as I" };
}
private static final long serialVersionUID = 0;
}
最后，这里有一个丑陋的程序，它反序列化一个手工生成的流，以生成有缺陷的单例的两个不同实例。反序列化方法从这个程序中被省略了，因为它与第354页上的方法相同:
public class ElvisImpersonator {
// Byte stream couldn't have come from a real Elvis instance!
private static final byte[] serializedForm = {
(byte)0xac, (byte)0xed, 0x00, 0x05, 0x73, 0x72, 0x00, 0x05, 0x45, 0x6c, 0x76, 0x69, 0x73, (byte)0x84, (byte)0xe6, (byte)0x93, 0x33, (byte)0xc3, (byte)0xf4, (byte)0x8b, 0x32, 0x02, 0x00, 0x01, 0x4c, 0x00, 0x0d, 0x66, 0x61, 0x76, 0x6f, 0x72, 0x69, 0x74, 0x65, 0x53, 0x6f, 0x6e, 0x67, 0x73, 0x74, 0x00, 0x12, 0x4c, 0x6a, 0x61, 0x76, 0x61, 0x2f, 0x6c, 0x61, 0x6e, 0x67, 0x2f, 0x4f, 0x62, 0x6a, 0x65, 0x63, 0x74, 0x3b, 0x78, 0x70, 0x73, 0x72, 0x00, 0x0c, 0x45, 0x6c, 0x76, 0x69, 0x73, 0x53, 0x74, 0x65, 0x61, 0x6c, 0x65, 0x72, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x02, 0x00, 0x01, 0x4c, 0x00, 0x07, 0x70, 0x61, 0x79, 0x6c, 0x6f, 0x61, 0x64, 0x74, 0x00, 0x07, 0x4c, 0x45, 0x6c, 0x76, 0x69, 0x73, 0x3b, 0x78, 0x70, 0x71, 0x00, 0x7e, 0x00, 0x02};
public static void main(String[] args) {
// Initializes ElvisStealer.impersonator and returns // the real Elvis (which is Elvis.INSTANCE)
Elvis elvis = (Elvis) deserialize(serializedForm);
Elvis impersonator = ElvisStealer.impersonator;
elvis.printFavorites();
impersonator.printFavorites();
}
}
运行这个程序会产生以下输出，最终证明有可能创建两个不同的 Elvis 实例(具有不同的音乐品味):
[Hound Dog, Heartbreak Hotel]
[A Fool Such as I]
你可以解决这个问题通过声明 favoriteSongs 为 transient, 但你最好解决它通过使 Elvis 成为一个蛋元素的 enum类型(item 3)。ElvisStealer 为代表的攻击,使用readResolve 方法防止“临时”反序列化实例被攻击者访问是脆弱的,需要非常小心。
如果您将可序列化的实例控制类编写为枚举，Java 保证除了声明的常量之外不存在任何实例，除非攻击者滥用了可访问的特权方法(如AccessibleObject.setAccessible)。任何可以这样做的攻击者已经有足够的特权来执行任意的本地代码，所有的赌注都是无效的。
// Enum singleton - the preferred approach
public enum Elvis {
INSTANCE;
private String[] favoriteSongs = { "Hound Dog", "Heartbreak Hotel" };
public void printFavorites() {
System.out.println(Arrays.toString(favoriteSongs));
}
}
对实例控件使用 readResolve 并没有过时。如果必须编写一个可序列化的实例控制类，其实例在编译时是未知的，则不能将该类表示为 enum 类型。
readResolve 的可访问性很重要。如果在 final 类上放置一个 readResolve 方法，那么它应该是私有的。如果将 readResolve 方法放在非 final 类上，则必须仔细考虑其可访问性。如果它是私有的，它将不适用于任何子类。如果它是包私有的，它将只应用于同一包中的子类。如果它是受保护的或公共的，它将应用于所有不覆盖它的子类。如果 readResolve 方法是受保护的或公共的，而子类没有覆盖它，那么反序列化子类实例将产生超类实例，这可能会导致 ClassCastException 异常。
总之，请尽可能使用枚举类型来强制实例控制不变量。如果这是不可能的，并且您需要一个既可序列化又受实例控制的类，那么您必须提供一个 readResolve 方法，并确保类的所有实例字段都是原语或瞬态字段。