ABAP和Java單例模式的攻防

ABAP

CLASS zcl_jerry_singleton DEFINITION
PUBLIC
FINAL
CREATE PRIVATE .
PUBLIC SECTION.
INTERFACES if_serializable_object .
CLASS-METHODS class_constructor .
CLASS-METHODS get_instance
RETURNING
VALUE(ro_instance) TYPE REF TO zcl_jerry_singleton .
PROTECTED SECTION.
PRIVATE SECTION.
CLASS-DATA so_instance TYPE REF TO zcl_jerry_singleton .
DATA mv_name TYPE string .
DATA mv_initialized TYPE abap_bool .
METHODS constructor .
ENDCLASS.
CLASS ZCL_JERRY_SINGLETON IMPLEMENTATION.
* <SIGNATURE>---------------------------------------------------------------------------------------+
* | Static Public Method ZCL_JERRY_SINGLETON=>CLASS_CONSTRUCTOR
* +-------------------------------------------------------------------------------------------------+
* +--------------------------------------------------------------------------------------</SIGNATURE>
METHOD class_constructor.
so_instance = NEW zcl_jerry_singleton( ).
ENDMETHOD.
* <SIGNATURE>---------------------------------------------------------------------------------------+
* | Instance Public Method ZCL_JERRY_SINGLETON->CONSTRUCTOR
* +-------------------------------------------------------------------------------------------------+
* +--------------------------------------------------------------------------------------</SIGNATURE>
METHOD constructor.
mv_name = 'Jerry'.
IF mv_initialized = abap_false.
mv_initialized = abap_true.
ELSE.
MESSAGE 'you are in trouble!' TYPE 'E' DISPLAY LIKE 'I'.
ENDIF.
ENDMETHOD.
* <SIGNATURE>---------------------------------------------------------------------------------------+
* | Static Public Method ZCL_JERRY_SINGLETON=>GET_INSTANCE
* +-------------------------------------------------------------------------------------------------+
* | [<-()] RO_INSTANCE TYPE REF TO ZCL_JERRY_SINGLETON
* +--------------------------------------------------------------------------------------</SIGNATURE>
METHOD get_instance.
ro_instance = so_instance.
ENDMETHOD.
ENDCLASS.

通過序列化/反序列化攻擊單例模式：

DATA(lo_instance) = zcl_jerry_singleton=>get_instance( ).
DATA: s TYPE string.CALL TRANSFORMATION id SOURCE model = lo_instance RESULT XML s.
DATA: lo_instance2 TYPE REF TO zcl_jerry_singleton.CALL TRANSFORMATION id SOURCE XML s RESULT model = lo_instance2.

繞過了單例的限制，構造了第二個實例。

Java

除了用序列化/反序列化攻擊外，還可以用反射攻擊。

然而我只需要將這個單例類JerrySingleton的構造函數通過反射設置成可以訪問Accessible，然后就能通過反射調用該構造函數，進而生成新的對象實例。這樣就破壞了單例模式。

第6行代碼會打印false。

針對這種攻擊，一種可行的防御措施是在單例類的構造函數內定義一個布爾變量，初始化為false。當構造函數執行后，該變量被置為true。如果接下來構造函數再次被執行，則人為拋出異常，避免構造函數重復執行。

這種防御措施無法從根本上杜絕Singleton被攻擊，因為攻擊者仍舊可以通過反射來修改布爾變量flag的值，從而繞過這個檢查。

最理想的不會受到攻擊的單例模式實現是借助Java里枚舉類Enumeration的特性：

這種實現類型的單例模式的消費代碼：

System.out.println("Name:" + JerrySingletonAnotherApproach.INSTANCE.getName());

如果攻擊者通過前面介紹的反射代碼對這種實現方式的單例進行攻擊，JDK會拋出NoSuchMethodException異常：

究其原因，是因為現在我們是通過Java枚舉方式實現的單例，枚舉類沒有傳統意義上的構造函數，因此對這種反射攻擊免疫。

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