簡介

mutable（可變）和immutable（不可變）對象是我們在java程序編寫的過程中經(jīng)常會使用到的。

可變類型對象就是說，對象在創(chuàng)建之后，其內(nèi)部的數(shù)據(jù)可能會被修改。所以它的安全性沒有保證。

而不可變類型對象就是說，對象一旦創(chuàng)建之后，其內(nèi)部的數(shù)據(jù)就不能夠被修改，我們可以完全相信這個對象。

雖然mutable對象安全性不夠，但是因為其可以被修改，所以會有效的減少對該對象的拷貝。

而immutable對象因為不可改變，所以嘗試對該對象的修改都會導致對象的拷貝，從而生成新的對象。

我們最常使用的String就是一個immutable對象。

那么可變性在java的安全編碼中的最佳實踐是怎么樣的呢？ 一起來看看吧。

可變對象和不可變對象

知道了可變對象和不可變對象的不同之處之后，我們看一下怎么才能判斷這個對象是可變對象還是不可變對象呢？

首先，最簡單的一點就是，不可變對象創(chuàng)建之后就不能夠被修改，所以不可變對象里面基本上沒有setXXX之類的方法，而可變對象提供了setXXX這些可以修改內(nèi)部變量狀態(tài)的方法。

看一個例子java.util.Date是一個可變對象，而java.time.LocalTime是不可變對象。

看下他們的方法定義有什么區(qū)別呢？

首先是Date,我們可以看到在其中定義了很多setXXX方法。

而在LocalTime中，我們基本上看不到setXXX方法。

同時不可變對象的字段基本上都是final的，防止被二次修改。

第二，不可變對象一般來說是不可繼承的，在java中就是以final關(guān)鍵字做限定的：

public class Date

public final class LocalTime

第三，不可變對象一般會隱藏構(gòu)造函數(shù)，而是使用類似工廠模式的方法來創(chuàng)建對象，這樣為實例的創(chuàng)建提供了更多的機動性。

創(chuàng)建mutable對象的拷貝

那么如果我們想使用mutable對象，又不想被別人修改怎么辦呢？

簡單的辦法就是拷貝一份要使用的對象：

public class CopyOutput {
      private final java.util.Date date;
      ...
      public java.util.Date getDate() {
        return (java.util.Date)date.clone();
      }
    }

這里大家還要注意深拷貝和淺拷貝的問題。

為mutable類創(chuàng)建copy方法

既然要為mutable對象創(chuàng)建拷貝，那么相應的mutable類也需要提供一個copy方法來協(xié)助拷貝。

這里需要考慮一個深拷貝和淺拷貝的問題。

不要相信equals

我們知道在HashMap中怎么去查找一個key呢？先去找這個key的hash值，然后去判斷key.equals方法是否相等，考慮下面這種情況：

private final Map<Window,Extra> extras = new HashMap<>();

    public void op(Window window) {
      Extra extra = extras.get(window);
    }

op方法接收一個Window對象，然后將其當成key從HashMap中取出對應的value。

如果，這個時候，我們有一個類A繼承了Window，并且hash值和equals都和另外一個Window對象B相同，那么使用A這個key可以獲取到B這個key存儲的數(shù)據(jù)！

怎么解決這個問題呢？

Java中有一個特別的HashMap：IdentityHashMap，這個Map的key和value比較是用==而不是equals方法，所以可以有效的避免上面出現(xiàn)的問題。

private final Map<Window,Extra> extras = new IdentityHashMap<>();

    public void op(Window window) {
      Extra extra = extras.get(window);
    }

如果沒有這樣的Map可用，那么可以使用不可變對象作為key或者使用Window的私有變量，從而惡意攻擊者無法獲得這個變量。

public class Window {
      /* pp */ 
      class PrivateKey {
        Window getWindow() {
          return Window.this;
        }
      }
      final PrivateKey privateKey = new PrivateKey();

      private final Map<Window.PrivateKey,Extra> extras =
         new WeakHashMap<>();
      ...
    }

    public class WindowOps {
      public void op(Window window) {
        // Window.equals may be overridden,
        // but safe as we don't use it.
        Extra extra = extras.get(window.privateKey);
        ...
      }
    }

不要直接暴露可修改的屬性

如果一個可變類中的某個屬性確實需要暴露被外部使用，那么一定要將這個屬性定義為private，并且使用wrapper方法將其包裝起來。

如果直接暴露出去，那么基本上就沒有權(quán)限控制可言，任何程序只要能夠拿到你這個對象，就可以對屬性進行修改。考慮下下面的應用方式，我們在修改state的方法中加入了一個參數(shù)校驗和權(quán)限控制。

public final class WrappedState {
      // private immutable object
      private String state;

      // wrapper method
      public String getState() {
        return state;
      }

      // wrapper method
      public void setState(final String newState) {
        this.state = requireValidation(newState);
      }

      private static String requireValidation(final String state) {
        if (...) {
          throw new IllegalArgumentException("...");
        }
        return state;
      }
    }

public static fields應該被置位final

同樣的，如果你是一個類變量，當然不希望這個變量會被任何人修改，那么需要將其置位final。

public class Files {
      public static final String separator = "/";
      public static final String pathSeparator = ":";
    }

public static final field 應該是不可變的

如果類變量是public static final的，那么這個變量一定要是不可變的。

有人會問了，都定義成了final了，是不是就已經(jīng)不可變了？

其實不然，比如我們定義了一個final的List，雖然這個list不能變化，但是list里面的值是可以變化的。我們需要將可變變量修改為不可變變量，如下所示：

import static java.util.Arrays.asList;
    import static java.util.Collections.unmodifiableList;
    ...
    public static final List<String> names = unmodifiableList(asList(
      "Fred", "Jim", "Sheila"
    ));

如果使用JDK9中引入的of()或者ofEntries()方法，可以直接創(chuàng)建不可修改的集合：

public static final List
<String> names =
 List.of("Fred", "Jim", "Sheila");

以上這篇java安全編碼指南之:Mutability可變性詳解就是小編分享給大家的全部內(nèi)容了，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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