java安全编码指南之:Mutability可变性
作者：互联网
目录
- 简介
- 可变对象和不可变对象
- 创建mutable对象的拷贝
- 为mutable类创建copy方法
- 不要相信equals
- 不要直接暴露可修改的属性
- public static fields应该被置位final
- public static final field 应该是不可变的
简介
mutable（可变）和immutable（不可变）对象是我们在java程序编写的过程中经常会使用到的。
可变类型对象就是说，对象在创建之后，其内部的数据可能会被修改。所以它的安全性没有保证。
而不可变类型对象就是说，对象一旦创建之后，其内部的数据就不能够被修改，我们可以完全相信这个对象。
虽然mutable对象安全性不够，但是因为其可以被修改，所以会有效的减少对该对象的拷贝。
而immutable对象因为不可改变，所以尝试对该对象的修改都会导致对象的拷贝，从而生成新的对象。
我们最常使用的String就是一个immutable对象。
那么可变性在java的安全编码中的最佳实践是怎么样的呢？ 一起来看看吧。
可变对象和不可变对象
知道了可变对象和不可变对象的不同之处之后，我们看一下怎么才能判断这个对象是可变对象还是不可变对象呢？
首先，最简单的一点就是，不可变对象创建之后就不能够被修改，所以不可变对象里面基本上没有setXXX之类的方法，而可变对象提供了setXXX这些可以修改内部变量状态的方法。
看一个例子java.util.Date是一个可变对象，而java.time.LocalTime是不可变对象。
看下他们的方法定义有什么区别呢？
首先是Date,我们可以看到在其中定义了很多setXXX方法。
而在LocalTime中，我们基本上看不到setXXX方法。
同时不可变对象的字段基本上都是final的，防止被二次修改。
第二，不可变对象一般来说是不可继承的，在java中就是以final关键字做限定的：
public class Date
public final class LocalTime
第三，不可变对象一般会隐藏构造函数，而是使用类似工厂模式的方法来创建对象，这样为实例的创建提供了更多的机动性。
创建mutable对象的拷贝
那么如果我们想使用mutable对象，又不想被别人修改怎么办呢？
简单的办法就是拷贝一份要使用的对象：
public class CopyOutput {
private final java.util.Date date;
...
public java.util.Date getDate() {
return (java.util.Date)date.clone();
}
}
这里大家还要注意深拷贝和浅拷贝的问题。
为mutable类创建copy方法
既然要为mutable对象创建拷贝，那么相应的mutable类也需要提供一个copy方法来协助拷贝。
这里需要考虑一个深拷贝和浅拷贝的问题。
不要相信equals
我们知道在HashMap中怎么去查找一个key呢？先去找这个key的hash值，然后去判断key.equals方法是否相等，考虑下面这种情况：
private final Map<Window,Extra> extras = new HashMap<>();
public void op(Window window) {
Extra extra = extras.get(window);
}
op方法接收一个Window对象，然后将其当成key从HashMap中取出对应的value。
如果，这个时候，我们有一个类A继承了Window，并且hash值和equals都和另外一个Window对象B相同，那么使用A这个key可以获取到B这个key存储的数据！
怎么解决这个问题呢？
Java中有一个特别的HashMap：IdentityHashMap，这个Map的key和value比较是用==而不是equals方法，所以可以有效的避免上面出现的问题。
private final Map<Window,Extra> extras = new IdentityHashMap<>();
public void op(Window window) {
Extra extra = extras.get(window);
}
如果没有这样的Map可用，那么可以使用不可变对象作为key或者使用Window的私有变量，从而恶意攻击者无法获得这个变量。
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属性
如果一个可变类中的某个属性确实需要暴露被外部使用，那么一定要将这个属性定义为private，并且使用wrapper方法将其包装起来。
如果直接暴露出去，那么基本上就没有权限控制可言，任何程序只要能够拿到你这个对象，就可以对属性进行修改。考虑下下面的应用方式，我们在修改state的方法中加入了一个参数校验和权限控制。
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应该被置位final
同样的，如果你是一个类变量，当然不希望这个变量会被任何人修改，那么需要将其置位final。
public class Files {
public static final String separator = "/";
public static final String pathSeparator = ":";
}
public static final field 应该是不可变的
如果类变量是public static final的，那么这个变量一定要是不可变的。
有人会问了，都定义成了final了，是不是就已经不可变了？
其实不然，比如我们定义了一个final的List，虽然这个list不能变化，但是list里面的值是可以变化的。我们需要将可变变量修改为不可变变量，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，可以直接创建不可修改的集合：
public static final List
<String> names =
List.of("Fred", "Jim", "Sheila");
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